< Serge77 - Моя ракетная мастерская >

РАЗРАБОТКА ТОПЛИВА

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ТОРЦЕВОГО ГОРЕНИЯ

НА ОСНОВЕ ПЕРХЛОРАТА АММОНИЯ

Испытания армированных шашек

 

Предыдущие испытания описаны здесь.

Армирование, т.е. введение в топливо тонких металлических проволок, используется для значительного, в разы, повышения скорости горения. Цитата: " Основное влияние на скорость горения заряда ТРТ оказывает природа материала стержня (в частности его теплопроводность), а также его геометрические размеры. Для топлив на основе полиуретанового и полибутадиенового каучуков наиболее эффективными являются стержни из меди и серебра. Уровень скорости горения при р = 4 МПа повышается с 6…8 до 50…60 мм/с." (Цуцуран В. И., Петрухин Н. В., Гусев С. А. Военно-технический анализ состояния и перспективы развития ракетных топлив: Учеб. - М.: МО РФ, 1999. - 332 С).

График зависимости прироста скорости от диаметра проволок. Видно, что оптимальным диаметром является 0.2 - 0.25 мм.

 

В случае использования коротких теплопроводящих элементов ("иголок"), "оптимальный диаметр их составляет 0,1…0,2 мм, а длина – 2…6 мм."(из той же книги).

 

 Изготовление шашек

Испытаны 3 армированные шашки. Использовалось топливо, выбранное на предыдущих испытаниях:

75% NH4ClO4

5% CuO

20% полиуретан Krasol LBHP2000 + NN23

 

Армирование:

245 1% (по весу) нарезанных медных проволочек диаметром 0.2 мм и длиной 3 мм.

246 по оси шашки пропущена медная проволочка диаметром 0.2 мм.

247 параллельно оси шашки пропущено 7 медных проволочек диаметром 0.2 мм.

 

Нарезанные проволочки:

 Проволочки прибавил после смешивания всех остальных компонентов (на фото), потом аккуратно перемешивал, вроде нормально смешалось, проволочки не погнулись.

 

Заготовки бронировки с проволочками для 246 и 247:

Шашка с семью проволочками, заполненная топливом. После этого я обрезал проволочки вровень с топливом и зажал в пресс-форме.

Все шашки в бронировке из трубы ПВХ, наружный диаметр трубы 40 мм, внутренний 36.5 мм. Один торец трубы заклеен картоном. Отверждались зажатыми в пресс-форме в течение 4 суток. Готовые шашки:

 Из каждого состава были также изготовлены образцы для измерения скорости горения на воздухе.

 

Испытания в тестовом двигателе.

Использовалось сопло 3.6 мм, Kn 103.

245, дальний план видео

245, крупный план видео

246, дальний план видео

246, крупный план видео

247, дальний план видео

247, крупный план видео

 

245 Скорость горения оказалась всего на 17% больше, чем состава 239 без проволочек. Видимо, проволочек слишком мало или они недостаточно длинные. На воздухе состав горит с той же скоростью, что и 239, 1.5 мм/с.

 

246 На видео крупного плана отчётливо видно, что горение проходит через следующие этапы:

1 - ровное горение примерно в том же режиме, что и состав 239, жёлтый язычок пламени не изменяется.

2 - нарастание скорости горения и давления в двигателе, рост факела

3 - горение на режиме с максимальной скоростью

4 - быстрый спад давления

Длительность этапов: 1 - 1.72 с, 2 - 0.60 с, 3 - 0.88 с, 4 - 0.92 с. Скорость горения на режиме была посчитана исходя из следующих допусков:

Скорость горения на первом этапе равна скорости горения состава 239, т.е. 4.8 мм/с. Значит за 1.72 с сгорело 8.3 мм топлива.

Скорость горения на втором этапе нарастала линейно, т.е. значение можно принять средним между начальной скоростью (4.8) и скоростью на режиме (Х).

Фронт горения проходит полную длину шашки (59.8 мм) за время 1-3 этапов, получаем уравнение:

1.72*4.8 + 0.6*(Х + 4.8)*0.5 + 0.88*Х = 59.8

Отсюда скорость горения на режиме равна 42.4 мм/с.

Метод расчёта очень приблизительный, поэтому данные будут уточняться в дальнейших тестах.

 

247 Длительность этапов: 1 - 0.80 с, 2 - 0.64 с, 3 - 1.00 с. Длина шашки 61.3 мм. Скорость горения 42.4 мм/с, что в точности совпадает со значением для 246, как и должно быть. Видно, что увеличение количества проволочек приводит к значительному ускорению выхода на режим.

 

Очень интересное наблюдение: совершенно прозрачная область между соплом и нижней частью факела. То же самое наблюдалось и при испытании этого топлива ранее.

 № 

239

245

246

247

Состав

75 NH4ClO4

5 CuO

20 полиуретан

75 NH4ClO4

5 CuO

20 полиуретан

1% резаных проволочек

75 NH4ClO4

5 CuO

20 полиуретан одна проволочка

75 NH4ClO4

5 CuO

20 полиуретан семь проволочек

Длина мм

55.5

58.6

59.8

61.3

Время горения с

11.64

10.44

-

-

Скорость горения в двигателе, мм/с

4.8

5.6

42

42

Примерное давление в двигателе, атм

14

16

122

122

Скорость горения на воздухе, мм/с

1.5

1.5

1.5

1.5

Давление в двигателе расчитано по формуле:

P = Kn * Isp * d * u 

P - давление в кг/м2 (для пересчёта в атмосферы нужно поделить на 10000).

Isp - теоретический удельный импульс для двигателя без дивергентной части сопла, с (в файле PROPEP обозначено как Isp* )

d - плотность, кг/м3

u - скорость горения, м/с

Обсуждение на форуме. 

02.07.2006 Serge77

Рейтинг@Mail.ru