فناوری‌ها و روش‌های نوین در تعیین نرخ سوزش پیشرانه‌های جامد

نوع مقاله: علمی- ترویجی

نویسندگان

1 دانشگاه‌ جامع امام حسین(ع)، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده و پژوهشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

نرخ سوزش در تعیین رفتار بالستیکی و عملکردی پیشرانه‌های راکت جامد نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. در این مقاله تأثیر عوامل مختلفی از جمله فشار محفظه‌ی احتراق، دمای اولیه گرین پیشرانه، نسبت سوخت به اکسیدکننده، ترکیب درصد اجزای پیشرانه، اندازه ذرات اکسیدکننده، اندازه‌ی راکت موتور و اندازه‌ی گرین بر نرخ سوزش بررسی شده است. برای این بررسی، از فناوری‌ها، روش‌ها و تجهیزات آزمایشگاهی مختلفی استفاده می‌شود که از مهمترین آن‌ها می‌توان به روش‌های (کراوفورد، Closed Vessel، اندازه‌گیری فراصوت، مایکروویو، پرتونگاری اشعه‌ی ایکس، اندازه‌گیری ظرفیت الکتریکی پلاسما، تکنیک‌های نوری، سیستم‌های انتشار صوتی) اشاره نمود. کلیه روش‌های مذکور، روش‌هایی است که در کشورهای پیشرو برای اندازه‌گیری نرخ سوزش پیشرانه‌ها استفاده شده است. با مقایسه مزایا و معایب هر کدام از این فناوری‌ها، تجهیزات و روش‌ها در تعیین نرخ سوزش پیشرانه‌های جامد، می‌توان تجهیزات و روش مطلوب را با در نظرگرفتن جوانب کلی اعم از (مسائل عملیاتی، اقتصادی، کاربردی بودن، ایمنی و ...) انتخاب نمود.

کلیدواژه‌ها


[1] Fry, R.S., "Solid Propellant Subscale Burning Rate Analysis Methods for U.S. and Selected NATO Facilities", Chemical Propulsion Information Agency Columbia MD, CPTR, Vol. 75, 2002, p. 256.

[2] Qiao, Zh., Ming-hao R., Zhi-jun W., and Ning-fei W., "Modeling the Burning Rate of Heterogeneous Propellants over a Wide Range of Pressures", China, Combust. Sci. Technol., Vol. 185, No. 11, 2013, pp. 1569–1589.

[3] Gupta, G., Jawale, L., Mehilal, and Bahatachary, B., "Various Methods for the Determination of the Burning Rates of Solid Propellants - An Overview", Central European Journal of Energetic Materials, Vol. 12, No. 3, 2015, pp.593-620

[4] Agrawal, J.P.,High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics, John Wiley&Sons, 2010.

[5] Maggi. F, DeLuca, L.T., and Bandera, A, "Burn-rate Measurement on Small-scale Rocket Motors", Def. Sci. J., Vol. 56, No. 3, 2006, pp. 353-367.

[6]   Deluca, L.T, Maggi, F, Annovazzi, A, Hessler, R.O, and Glick, R.L, Burning Rate Measurements from Small-Scale Test Motors, Advances in Rocket Performance Life and Disposal, published in RTO-MP-091, 2002.

[7] Frederick, R., Fry, R.S., DeLuca, L.T, Gadiot, G., Strecker, R and H-L. Besser, Whitehouse, A., Traineau, J-C., D. Ribereau, and Reynaud J-P., "Evaluation of Methods for Solid Propellant Burning Rate measurement", RTO-MP-091, Chemical Propulsion Information Agency Columbia MD, 23-26 September 2002.

[8] Sutton, G. P., and Ross, D. M., Rocket Propulsion Element, 9th Ed, 542, Inc:NewYork: John Wiley and Sons, 2017.

[9] Rashkovskiy, S.A., Milekhin, Yu.M., and Fedorychev, A.V., "Correlation of Parameters in the Burning Rate Law and Its Influence on Intraballistic Characteristics of a rocket motor", Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 52, No. 4, 2016, pp. 427–438.

[10] DeLuca, L.T, Ratti, A., Annonazi, A., Iannucci, P., Porcù, A., Hessler, R.O., and Glick, R.L., "Critical Survey of Burning Rate Measurements From Small-Scale Test Motors", 1st Int’l HEMSI Workshop, Ranchi, India, 23-26, Nov 2001.

[11] Degirmenci, E., "Effects of Grain Size and Temperature of Double Base Solid Propellants on Internal Ballistics Performance", Fuel, No. 146, 2015, pp. 95–102.

[12] Milos, M.V., Bozic, Veladica. S., "Small Motor Measurement Method For Determining Burning Rate of Solid Rocket Propellants", 34th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, July 13-15, 1998.

[13] Hu, S., Chen, J., Wu, G., Xu, Q., Liu, H., and Hua, Y., "Burning Behavior of Solid Propellants at High Pressure", Combust. Sci. Technol., Vol. 186, No. 12, 2014, pp.1858–1888.

[14] Lipanov, A. M., "Calculation of Pressure in a Solid-Propellant Rocket Motor with the Use of a Real Dependence of the Solid Propellant Burning Rate on Pressure", Combust. Explos. Shock Waves, Vol. 53, No. 5, pp. 569–573. Pleiades Publishing, Ltd., 2017.

[15]  Atwood, A.I., Ford, K.P., Wheeler, C.J, "High-Pressure burning rate studies of solid rocket propellants", Progress in Propulsion Physics, Vol. 4, No. 3-14,  2013.

[16]  Manship, Timothy D, Heister, Stephen D, O’Neil, and Patrick T, "Experimental Investigation of High-Burning-Rate Composite Solid Propellants", J. Propul. Power, Vol. 28, No. 6, November–December 2012.

[17]  Greatrix, D.R., "Influence of Initial Propellant Temperature on Solid Rocket InternalBallistics" 49th AIAA Joint Propulsion Conference, San Jose, J. Propul. Power, CA, 15–17, 2013.

[18]  Brewster, M.Q., and Mullen, J.C., "Burning-Rate Behavior in Aluminized Wide-Distribution AP Composite Propellants", Combust. Explos. Shock Waves, Vol. 47, No. 2, 2011, pp. 200–208.

[19]  Zhang, Ju., and Jackson, T.L, "A model for erosive burning of homogeneous propellants", J. Propul. Power, Vol.157, No.2, 2010, pp. 397-407.

[20]  Landsbaum, E. M., "Erosive Burning of Solid Rocket Propellants—A Revisit", J. Propul. Power, Vol. 21, No.3, May–June 2005.

[21]  DeLuca, L. T., Morandi, C., Ratti, A., Annovazzi, A., Tosti, E., Hessler, R. O., and Glick, R. L., "Burning Rate Data Reduction of Ariane Boosters Small -Scale Test Motors", Space Solid Propulsion, 21-24, 2000.

[22]  Hessler, R.O, and, Glick, R.L., "Error Analysis of Burning-Rate Measurement Procedures", Combust. Explos. Shock Waves, Vol. 36, No. 1, 2000.

[23]  Hafizi, M., Mamat, R., Aziz, A., Noor, M.M., Tamimi, A, "Development of Strand Burner Test by Using Aluminized AP/HTPB", 4th Asia Conference on Mechanical and Materials Engineering, Vol. 880, No. 1, 2017, pp. 99-104,

[24]  Carro, R. V., high pressure testing of composite solid rocket propellant mixtures- burner facility characterization, (A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science), 2007.

[25]  Taek Hu, hyun, Joon Kim, H.,Jing Song,S, Feel Ko, S.,Kim Chul, H., and Yong Jong ,J.,"Investigation of ultrasonic methods for measuring burning rates of solid propellants", In AIP Conference Proceedings, Vol. 975, No. 1, 2008, pp. 1512-1519.