Campaña de Pruebas de Disparo Experimental y Reconstrucción de la Transferencia de Calor en la Boquilla en un Motor de Cohete Híbrido de 200 N con Diferentes Longitudes de Grano de Combustible a Base de Parafina
Autores: Cardillo, Daniele; Battista, Francesco; Gallo, Giuseppe; Mungiguerra, Stefano; Savino, Raffaele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Campaña de Pruebas de Disparo Experimental y Reconstrucción de la Transferencia de Calor en la Boquilla en un Motor de Cohete Híbrido de 200 N con Diferentes Longitudes de Grano de Combustible a Base de Parafina
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Campañas de prueba
Motor de cohete híbrido
Longitudes de grano de combustible
Rendimientos de cohetes
Balística interna
Coeficiente de transferencia de calor por convección
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Se llevaron a cabo campañas de prueba de disparo en un motor cohete híbrido de clase de empuje de 200 N, utilizando oxígeno gaseoso como oxidante y un combustible a base de cera de parafina. Se adoptaron diferentes longitudes de grano de combustible para extender la caracterización del combustible bajo diferentes condiciones de operación y evaluar el rendimiento del cohete y la balística interna en las diferentes configuraciones. Además de los datos recopilados bajo una longitud de grano de propelente de 220 mm, se llevaron a cabo dos campañas de prueba adicionales considerando longitudes de grano de 130 mm y 70 mm. Se adoptaron dos tipos diferentes de inyectores en la configuración de 130 mm; en particular, se utilizó un sistema de inyección tipo "showerhead" con el objetivo de contener las oscilaciones de presión de alta amplitud observadas durante algunas pruebas de disparo en esta configuración del motor. Se midieron parámetros como la presión de la cámara y la temperatura dentro de la boquilla de grafito, la tasa de regresión del combustible promediada en el espacio y el diámetro de la garganta de la boquilla. Los resultados permitieron investigar diferentes cuestiones relacionadas con los cohetes híbridos (por ejemplo, la tasa de regresión del combustible, el rendimiento del motor, la ablación de la boquilla bajo diferentes condiciones). El enfoque se dirigió principalmente a la transferencia de calor de la boquilla, a través de la reconstrucción del coeficiente de transferencia de calor convectivo para diferentes pruebas en la configuración del motor de longitud de grano de 70 mm. La reconstrucción se benefició de los datos experimentales proporcionados por el termopar embebido en la boquilla. Luego, el coeficiente de transferencia de calor convectivo experimental se utilizó para validar los resultados de algunas correlaciones empíricas. Los resultados mostraron diferencias significativas entre los coeficientes de transferencia de calor convectivo experimentales al considerar pruebas con diferentes tasas de flujo de masa de oxidante. Además, las predicciones de las correlaciones empíricas demostraron ser más confiables solo en casos caracterizados por condiciones ricas en oxidante.
Descripción
Se llevaron a cabo campañas de prueba de disparo en un motor cohete híbrido de clase de empuje de 200 N, utilizando oxígeno gaseoso como oxidante y un combustible a base de cera de parafina. Se adoptaron diferentes longitudes de grano de combustible para extender la caracterización del combustible bajo diferentes condiciones de operación y evaluar el rendimiento del cohete y la balística interna en las diferentes configuraciones. Además de los datos recopilados bajo una longitud de grano de propelente de 220 mm, se llevaron a cabo dos campañas de prueba adicionales considerando longitudes de grano de 130 mm y 70 mm. Se adoptaron dos tipos diferentes de inyectores en la configuración de 130 mm; en particular, se utilizó un sistema de inyección tipo "showerhead" con el objetivo de contener las oscilaciones de presión de alta amplitud observadas durante algunas pruebas de disparo en esta configuración del motor. Se midieron parámetros como la presión de la cámara y la temperatura dentro de la boquilla de grafito, la tasa de regresión del combustible promediada en el espacio y el diámetro de la garganta de la boquilla. Los resultados permitieron investigar diferentes cuestiones relacionadas con los cohetes híbridos (por ejemplo, la tasa de regresión del combustible, el rendimiento del motor, la ablación de la boquilla bajo diferentes condiciones). El enfoque se dirigió principalmente a la transferencia de calor de la boquilla, a través de la reconstrucción del coeficiente de transferencia de calor convectivo para diferentes pruebas en la configuración del motor de longitud de grano de 70 mm. La reconstrucción se benefició de los datos experimentales proporcionados por el termopar embebido en la boquilla. Luego, el coeficiente de transferencia de calor convectivo experimental se utilizó para validar los resultados de algunas correlaciones empíricas. Los resultados mostraron diferencias significativas entre los coeficientes de transferencia de calor convectivo experimentales al considerar pruebas con diferentes tasas de flujo de masa de oxidante. Además, las predicciones de las correlaciones empíricas demostraron ser más confiables solo en casos caracterizados por condiciones ricas en oxidante.