نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعت هواپیمایی کشوری ، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد علوم تحقیقات، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی هوافضا، تهران، ایران

3 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

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

عنوان مقاله [English]

Development and Validation of a Conceptual Design Algorithm for Expander Cycle Engines

نویسندگان [English]

  • abdollah asadollahi 1
  • Sanaz Nikaein 2
  • Davood Ramesh 3

1 Assistant Professor. Aviation Industry University.Tehran.Iran

2 M.Sc. Student. Departemant of Aerospace Engineering, School of Engeening, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

3 Assistant Professor ,Malek Ashtar University ofTechnology, Tehran, Iran.

چکیده [English]

This article presents a novel and comprehensive approach to conceptual design of expander cycle liquid engines. One advantage of the computational code developed is the possibility of considering the working regime without cavitation of pumps by maximizing specific impulse of the engine system. Based on the proposed algorithm, the steady state regime of the mathematical modeling engine becomes static. This is important to increase reliability and to reduce costs during conceptual design phase, as well as optimization. One of the factors affecting the reliability of a system is its simplicity, which eliminates complexity. Here, the generator has been eliminated. In addition to the dimensional and functional estimations of the engine system, the proposed algorithm examines the performance of the propulsion system (engine specific impulse, turbine efficiency, and pumps) at various work stations. The computational algorithm of the static mathematical model was developed in Microsoft Visual Studio language.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Example Cycle
  • Conceptual Design
  • System Functional and Dimensional Estimation
  • Nominal Regime
  • Mathematical Modeling
[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).