La funzione della barra metallica circolare è creare una specifica geometria interna. Durante il processo di compattazione della polvere di biomassa, questa barra funge da nucleo di stampo negativo posizionato al centro esatto dell'assemblaggio. La sua presenza assicura che il grano di propellente solido finito contenga un preciso canale cavo, tecnicamente definito porta.
L'intuizione fondamentale La barra non è semplicemente un distanziatore; definisce l'aerodinamica interna del sistema di propulsione. Creando una "porta" centrale, stabilisce il percorso essenziale per il flusso dell'ossidante, che è il prerequisito per generare una fiamma di diffusione e ottenere una combustione stabile nei razzi ibridi.
Il ruolo della geometria nella propulsione
Definizione della "Porta"
Il risultato principale dell'uso della barra metallica è la formazione della porta. Questo è il vuoto longitudinale che percorre l'intera lunghezza del grano di propellente solido.
Facilitare il flusso dell'ossidante
In un sistema di razzo ibrido, il propellente è solido, ma l'ossidante è fluido (liquido o gassoso). Il canale creato dalla barra funge da percorso critico per questo ossidante per viaggiare attraverso il motore.
Aumentare l'area superficiale
Creando una cavità interna anziché un blocco solido, la barra aumenta significativamente l'area superficiale disponibile per la combustione. Questa geometria consente all'ossidante di interagire con il propellente dall'interno verso l'esterno.
Stabilire la stabilità della combustione
Abilitare la fiamma di diffusione
L'interazione tra la superficie del propellente solido (la parete della porta) e l'ossidante in flusso crea una specifica zona di combustione. Questa è nota come fiamma di diffusione, che si forma all'interno dello strato limite del flusso.
Regolare la dinamica di combustione
La precisione della barra metallica assicura che la porta sia uniforme. Un canale uniforme è fondamentale per mantenere una pressione interna costante e tassi di combustione prevedibili durante il funzionamento.
Garantire l'affidabilità del sistema
Senza il vuoto creato dalla barra, l'ossidante non avrebbe modo di mescolarsi con il propellente. La barra è quindi lo strumento abilitante per il funzionamento fondamentale del ciclo di propulsione ibrida.
Comprendere i compromessi
Sensibilità dimensionale
Il diametro della barra metallica determina il diametro iniziale della porta (rapporto porta-gola). Se la barra è dimensionata in modo errato, il flusso iniziale di ossidante potrebbe essere troppo alto o troppo basso, potenzialmente impedendo l'accensione o causando lo spegnimento della fiamma.
Precisione di produzione
La barra deve essere posizionata con assoluta concentricità. Qualsiasi deviazione o inclinazione durante la compattazione comporterà una porta decentrata, con conseguente combustione irregolare e potenziali carichi laterali pericolosi sulla struttura del razzo.
Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo
Per massimizzare l'efficacia del processo di produzione del grano di propellente, considera quanto segue riguardo all'inserto a barra:
- Se la tua priorità principale è l'efficienza di combustione: Dai priorità alla finitura superficiale della barra metallica per garantire che la parete interna della porta del propellente sia liscia, riducendo la turbolenza del flusso che potrebbe disturbare la fiamma di diffusione.
- Se la tua priorità principale è l'integrità strutturale: Assicurati che la barra sia perfettamente allineata durante la compattazione per prevenire uno spessore della parete irregolare, che può portare a un cedimento strutturale prematuro del grano durante la combustione.
La barra metallica è lo strumento di definizione che trasforma un blocco di biomassa compressa in un grano di propellente per razzi funzionale in grado di sostenere la spinta.
Tabella riassuntiva:
| Componente | Funzione primaria | Impatto sulle prestazioni |
|---|---|---|
| Barra circolare | Crea la porta interna (canale cavo) | Definisce il percorso del flusso dell'ossidante e l'area superficiale iniziale |
| Porta del propellente | Facilita la fiamma di diffusione | Abilita la combustione stabile e la dinamica di combustione regolata |
| Concentricità | Garantisce uno spessore della parete uniforme | Previene cedimenti strutturali e carichi laterali irregolari |
| Finitura superficiale | Minimizza la turbolenza del flusso | Migliora l'efficienza di combustione e la stabilità del flusso |
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Riferimenti
- Saleh B. Alsaidi, Mohamed Y.E. Selim. Combustion of Date Stone and Jojoba Solid Waste in a Hybrid Rocket-like Combustion Chamber. DOI: 10.3390/aerospace11030181
Questo articolo si basa anche su informazioni tecniche da Kintek Press Base di Conoscenza .
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