Гибридный Ракетный Двигатель: от тактики к практике.

Здоровая шашка. Потому и температура не очень быстро изменяется.

Хорошую я вам тему подкинул для дискуссии. Надеюсь ,вы понимаете, что спирт в губке я подмораживал просто для иллюстрации идеи. Поэтому, " не стреляйте в пианиста, он играет, как умеет..." И этим я заниматься не собираюсь. А вот пропитка такой матрицы (Aluminum sponge) органическим топливом в твёрдой фазе (парафин, асфальт, HTPB, эпокси...) или спиртовым гелем вполне доступна и будет выполнена. Затем проведу испытания. Мы ведь экспериментируем сейчас именно с комбинированными металл/органика шашками для ГРД. Так что пока всё в теме.
Плотность губки- 0.17 g/cm3. Размер пор - 1 - 1.5 мм. Пористость сами считайте, кому интересно. Одна справка: чтобы сделать полую цилиндрическую вставку нужных размеров, мне пришлось провальцевать 3 мм срез губки. То есть структура губки в изделии изменилась. С подобными губками (Cu-Ni) , но более микропористыми, на базе поролона, мне приходилось работать. Я их использовал в качестве демпфера для ультразвуковой пайки дисперсными металлическими припоями зеркал к инваровым подложкам. Так вот эта губка буквально пропитывалась 5 компонентным металл. композитом на основе In_Ga...

Видео с очередного испытания микро ГРД MECH_01 с шашкой комбинированного твёрдого топлива.

http://www.albe76.newmail.ru/MECH_01_st_13_09.07_Alg.MPG
С описанной выше. Данные записи графика тяги и остальные параметры - завтра.

После анализа результатов последнего испытания можно сделать некоторые промежуточные заключения. Двигатель показал в этом тесте достаточно высокий показатель УИ, учитывая некоторые технические неточности, как в организации рабочего процесса в двигателе (спасибо "justman" за обогащение лексики), так и в схеме испытаний. В первом случае канал материнской полимерной шашки был слишком большим (10 мм вместо 8-9), поэтому давление не достигло оптимума, особенно на первом этапе дескомпозиции закиси и прогрева камеры. Это хорошо видно на первых кадрах видеозаписи. Во-втором - положение двигателя на стенде с баком- капсулой внизу, всё-таки влияет на расход окислителя, особенно при холодной погоде (+3ºC).
Свидетельство этому - долгое догорание газовой фазы (4 с)
Итак, результаты. Сгорела вставка (20 mc Al foil+эпокси) массой 0.5 г и 0.75 г нейлоновой шашки. Масса прореагировавшего N2O с учётом догорания, была оценена как 7.0 г. Итого - 1.25 г. It = 16 N*s, время тяги - 2.0 с, F maх = 21 N. Isp = 198 s. То есть, для данного двига это лучшие результаты из всей серии. Из отрицательных деталей, обнаруженных после разборки двигателя были шарики магния в недогоревшей пороховой массе пироклапана. То есть, вместо интенсификации горения эта добавка оттянула на себя недопустимо много энергии как на охлаждение, так и на плавление без сгорания. Этим, видно обусловлено сравнително долгое время разгара после первого выброса из сопла продуктов горения пиросмеси.
Соотношение между металлической добавкой и органикой, видимо уже оптимизировано, поскольку такое же было на первом испытании лётного образца двигателя, показавшего рекордное значение УИ. Хорошо различимы и идентифицированы по видео флуктуации в тяге, связанные с задержкой в газификации и сгорания каждого из 4 слоёв фольги, составлявших вставку. Если удасться стабилизировать этот процесс и убрать флуктуации, то можно получить вполне ощутимую добавку к УИ. Я это сделал обработкой данных в фаиле. Посмотрите и сравните два графика 1- реальный (с флуктуациями); 2- скорректированный (без флуктуаций) Так сказать, оптимизированный "патрон" (стандарт) формы РП данного двигателя. А если ещё удасться поднять амплитуду тяги, тогда это будет уже патрон идеальный...
Поэтому логично будет испытание повторить с комбинированной шашкой этого же состава и массовых соотношений, но использовать пироклапан без Mg.

Скорее всего Al вставка в данном случае просто поднимает температуру в камере что увеличивает
скорость диссоциации NOX ну и само собой скорость газификации нейлона. Интересно было бы испытать "половинную" по длине вставку в начале канала нейлоновой шашки. Только вопрос в том как там её удержать чтобы ей потоком не сдуло.

На Фиг.1 приведён график испытания MECH_01 14.09.07 с Al вставкой, идентичной, использованной в испытании 13.09.07. Показанные параметры почти полностью идентичны параметрам испытания 13.09.07 На Фиг.2 представлены графики от 13.09 и 14.09 наложением. Это уже хорошая повторяемость В пироклапане не использовалась добавка Mg. На сопло налипла смесь из оксида алюминия, шариков и сажи. Очевидно это налипание в процессе горения уменьшает и диаметр критики, что также благотворно влияет на Р.П.

Потребуются твои разьяснения и конструктору. Я, во-первых, привык к движению газов справа-налево... Не знаю, правильно ли это, но для себя я так когда-то решил. Наверное, чтобы не путать с оптическими схемами, где источник всегда находится слева. Уточни, пожалуйста размерности: Давление в Мпа? Температура? в ºC или К . И как ты учитываешь в своей модели, тот факт, что окислитель, вытекая под давлением из простейшей одноканальной форсунки атомизируется не сразу за срезом её, а на значительной дистанции. Примерно 40-50 мм. И в зоне за срезом инжектора происходит значительное падение температуры. И давления. По формуле Бернулли. Потому-то и возникает проблема пережечь нейлоновую трубку, когда в ней находится криогенная жидкость под давлением. Поэтому инжектор остаётся ХОЛОДНЫМ после испытания. Кроме того есть влияние стенок бака, откуда окислитель вытек и температура их резко понизилась (покрываются конденсатом влаги).
Тем не менее по физике развития процесса твои модели достаточно информативны. Конечно, чтобы оценить их реалистичность, необходимо описать весь РП во времени. Поскольку, например, в конце тяги самая горячяя зона - это зона перед выходом из сопла. Это даже по корпусу видно. А вообще интересно будет провести тест и сразу замерить радиационным термометром распределение темперетур на поверхности корпуса. Это даст некоторую сравнительную информацию к верификации твоих моделей.

И некоторые уточнения/размышления:
Шашка прехеатера у меня состоит из двух: собственно нагреватель (большая) и пережигатель заправной трубки. Игнитор- поджигатель (пороховая обмазка с нитроклеем на нихромовой спирали) установлен в специальном канале и загерметизирован эпоксидкой так, чтобы горение вначале инициировалось в прехеатере, а потом (0.1-0.2 с) захватывало кольцевой пережигатель(установленный в бочкообразном дефлекторе-концентраторе вокруг выхода из форсунки). И всё вместе давало бы фронт пламени, направленный к выходу в камеру сгорания. Это, чтобы, когда перегорит нейлоновая трубка, инжектор сделал впрыск двуфазной закиси в хорошо прогретую кольцевую зону (где-то вокруг входа в канал шашки тв. топлива, как на твоей диаграмме), где она должна испариться и диссоциировать на известную нам смесь газов и в таком виде поступить в канал нейлоновой шашки. Это, так сказать, идеальная модель этой части РП. Ну а реальная в данной конструкции (монококк с клапаном У-К) связана с вышеприведённым описанием первого акта. Поэтому, испытания микрогибрида, свободного от этих недостатков, дают более высокую повторяемость параметров. Там нет потерь тепла на совершение дурных работ. Всё внутрь, всё в дело.
Извини, если написал не очень понятно и сумбурно. Я твою работу очень высоко оцениваю, и тебе признателен за участие. Но хочу, чтобы модель как можно реальнее описывала происходящий в двигателе процесс. Да и тебе, я думаю интересно твою модель как можно точнее подогнать под случай реального двигателя.

Спасибо за подробный и понятный ответ. Будем продолжать нашу интерактивную работу. Так сказать "reality show".

"До конца тяги еще дожить надо"... (justman)

Звучит как эпитафия...