تدوین و صحه‌گذاری یک الگوریتم طراحی مفهومی برای موتورهای سوخت مایع سیکل انبساطی

نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعت هوانوردی

2 دانشجوی کارشناسی ارشد هوافضا

3 استادیار، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

این مقاله روشی نوین و فراگیر در راستای طراحی مفهومی موتورهای سوخت مایع سیکل انبساطی ارائه می‌دهد. از مزایای کد محاسباتی توسعه داده شده در این پژوهش، امکان در نظرگرفتن رژیم کار بدون کاویتاسیون پمپ­ها با بیشینه کردن ضربة ویژه سامانة موتور است. بر مبنای الگوریتم ارائه شده، رژیم پایای موتور مدل­سازی ریاضی استاتیکی می‌شود. این امر برای افزایش قابلیت اطمینان، کاهش هزینه­ها در فاز طراحی مفهومی و بهینه‌سازی قابل توجه است. یکی پارامترهای تأثیرگذار در قابلیت اطمینان یک سامانه سادگی آن بوده که در این سیکل با حذف مولد گاز از پیچیدگی سامانه کاسته خواهد شد. الگوریتم پیشنهادی علاوه بر برآوردهای ابعادی و عملکردی سامانة موتور، کارایی سامانة پیشرانش (ضربة ویژة موتور، بازدة توربین و پمپ­ها) را در نقاط مختلف کاری بررسی می­کند. الگوریتم محاسباتی مدل ریاضی استاتیکی به زبان «ماکروسافت ویژال استادیو» تهیه­ شده است. برای راستی­آزمایی روش یاد شده، نتایج محاسبات تئوری برای موتور "RL10" با داده­های واقعی آن مقایسه می‌شود که حاکی از دقت مناسب مدل یاد شده می­باشد. ‌‌

کلیدواژه‌ها


[1] Humble, R.W., Henry, G.N., and Larson, W.J., Space Propulsion Analysis and Design, McGraw-Hill, New York, 1995.
[2] Yazici, B., "Conceptual Design Optimization for Liquid Rocket Propulsion System of Multi-Stage Launch Vehicle”, The 3rd International Conference on Recent Advances in Space Technologies-RAST2007, Turkey, 2007.
[3] Binder. M., An RL10A-3-3A Rocket Engine Model, Using the Rocket Engine Transient Simulator (ROCETS) Software. Contractor Report NASA CR-190786, NASA, 1993.
[4] Ramesh, D. and Shahheidari, M., "Development of A Tool for Conceptual Design of Closed-loop Liquid Propellant Propulsion Systems", The 18th Annual Iranian Conference of Iranian Society of Mechanical Engineering, K.N.T. University of Technology, Tehran, Iran, 2010.
[5] Ramesh, D., Karimi, H., and Shahheidai, M., “Cycle Optimization of the Staged Combustion Rocket Engines”, Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, Vol. 89, No. 2, pp. 304-313, 2017.
[6] Huzel, D.K.  and Huang, D.H., Design of Liquid Propellant Rocket Engine, Scientific and Technical Information Division, NASA, 1969.
[7] Ramesh, D., Shahheidai, M., and Karimi, H., “Investigation of the Effect of Selecting the Main Parameters of the Chamber on the Operating Parameters of the Turbopump Liquid Fuel Engine of the First Phase of the Satellite on Saturn”, The 17th Annual Iranian Conference of Iranian Society of Mechanical Engineering, Tehran University, Tehran, Iran, 2009 (In Persian).