فناوری در مهندسی هوافضا

فناوری در مهندسی هوافضا

طراحی مفهومی یک شیپوره مغروق برای یک موتور با شیپوره بیرونی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آیروپیشرانش، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشکدگان علوم و فناوری های میان رشته ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 گروه آیروپیشرانش، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
10.22034/jtae.2026.558182.1435
چکیده
ا طراحی شیپوره مغروق یا تبدیل یک شیپوره بیرونی به شیپوره مغروق راهکاری رایج برای استفاده بهینه از فضا در موتورهایی است که با محدودیت حجمی یا طولی روبه‌رو هستند. در پیکره‌بندی شیپوره مغروق، مجرای ورودی شیپوره، گلوگاه و بخشی از مجرای خروجی می‌تواند به داخل محفظه احتراق فرو رود. طراحی شیپوره مغروق پیچیده‌تر از شیپوره بیرونی است، زیرا اولاً هر دو سطح دورنی و بیرونی بخش مغروق در معرض گازهای داغ قرار دارند، ثانیاً بخش مغروق از نظر سازه‌ای باید علاوه بر نیروهای وارد بر سطوح داخلی، نیروی فشار خارجی را نیز تحمل کند. به همین دلیل نیز احتمال افزایش وزن موتور در اثر استفاده از شیپوره مغروق وجود دارد. در این مقاله، موضوع طراحی مفهومی شیپوره مغروق با هدف تبدیل شیپوره بیرونی یک موتور مشخص به شیپوره مغروق مورد توجه قرار گرفته است. پنج طرح براساس نسبت مغروق‌سازی 15% تا 75% انتخاب و برای هر یک جدول تخمین‌های طولی، وزنی و بالستیک داخلی در دو حالت بدنه ثابت و بدنه با طول افزوده استخراج شده است. ارزیابی این طرح‌ها نشان می‌دهد که نسبت مغروق‌سازی 60% و 75% باعث افت قابل توجه ضربه کل می‌شود که برای جبران آن باید طول موتور در بخش گرین و بدنه افزایش یابد. با مقایسه پنج طرح و مزایا و معایب آن‌ها، به نظر می‌رسد طرح بهینه در نسبت مغروق‌سازی 30% تا 45% قابل دسترسی است؛ زیرا با کاهش مناسب طول، افزایش وزن و افت ضربه کل حاصل از آن کم است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Conceptual design of a submerged nozzle for a motor with an external nozzle

نویسندگان English

Masoud Mohammadi 1
Mohammad Vaghefi Aryan 2
Shidvash Vakilipour 2
1 Department of Aero-Propulsion, School of Aerospace, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Aero Propulsion, School of Aerospace Engineering, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

The design of a submerged nozzle or the conversion of an external nozzle into a submerged one is a common solution for optimal space utilization in motors facing volume or length constraints. In a submerged nozzle configuration, the nozzle's inlet duct, throat, and a portion of the exit duct can be recessed inside the combustion chamber. Designing a submerged nozzle is more complex than an external nozzle because, structurally, the submerged section must withstand not only the forces on the internal surfaces but also the external pressure force. For this reason, there is also a possibility of increased engine weight due to the use of a submerged nozzle. This paper focuses on the conceptual design of a submerged nozzle with the aim of converting the external nozzle of a specified engine into a submerged one. Five designs based on submersion ratios from 15% to 75% were selected, and for each, a table of longitudinal, weight, and internal ballistics estimates was extracted for two states: a fixed body and a body with extended length. Evaluation of these designs shows that submersion ratios of 60% and 75% cause a significant loss in total impulse, which requires an increase in engine length in the grain and body sections to compensate. The optimal design is achievable in the 30% to 45% submersion ratio range since it results in a suitable length reduction, and the associated weight increase and total impulse loss are minimal.

کلیدواژه‌ها English

Submerged nozzle
Grain
Conceptual design
Submerging ratio
Total impulse

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 16 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 03 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 04 خرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 18 مهر 1405