Die Funktion des runden Metallstabs besteht darin, eine spezifische interne Geometrie zu erzeugen. Während des Kompaktierungsprozesses des Biomassepulvers fungiert dieser Stab als Negativformkern, der in der exakten Mitte der Baugruppe positioniert ist. Seine Anwesenheit stellt sicher, dass das fertige feste Treibstoffkorn einen präzisen hohlen Kanal enthält, der technisch als Port bezeichnet wird.
Die Kernbotschaft Der Stab ist nicht nur ein Abstandshalter; er definiert die interne Aerodynamik des Antriebssystems. Durch die Schaffung eines zentralen „Ports“ wird der wesentliche Weg für den Oxidatorfluss geschaffen, der die Voraussetzung für die Erzeugung einer Diffusionsflamme und die Erzielung einer stabilen Verbrennung in Hybridraketen ist.
Die Rolle der Geometrie im Antrieb
Definition des „Ports“
Das Hauptergebnis der Verwendung des Metallstabs ist die Bildung des Ports. Dies ist der Längshohlraum, der sich über die gesamte Länge des festen Treibstoffkorns erstreckt.
Erleichterung des Oxidatorflusses
In einem Hybridraketensystem ist der Treibstoff fest, während der Oxidator flüssig (Flüssigkeit oder Gas) ist. Der durch den Stab erzeugte Kanal dient als kritischer Weg für diesen Oxidator, um durch den Motor zu strömen.
Erhöhung der Oberfläche
Durch die Schaffung eines inneren Hohlraums anstelle eines massiven Blocks erhöht der Stab die verfügbare Oberfläche für die Verbrennung erheblich. Diese Geometrie ermöglicht es dem Oxidator, von innen nach außen mit dem Treibstoff zu interagieren.
Schaffung von Verbrennungsstabilität
Ermöglichung der Diffusionsflamme
Die Wechselwirkung zwischen der Oberfläche des festen Treibstoffs (der Portwand) und dem strömenden Oxidator erzeugt eine spezifische Verbrennungszone. Dies wird als Diffusionsflamme bezeichnet, die sich innerhalb der Grenzschicht der Strömung bildet.
Regulierung der Verbrennungsdynamik
Die Präzision des Metallstabs gewährleistet einen gleichmäßigen Port. Ein gleichmäßiger Kanal ist entscheidend für die Aufrechterhaltung eines konstanten Innendrucks und vorhersehbarer Verbrennungsraten während des Betriebs.
Gewährleistung der Systemzuverlässigkeit
Ohne den durch den Stab geschaffenen Hohlraum hätte der Oxidator keinen Weg, sich mit dem Treibstoff zu vermischen. Der Stab ist daher das ermöglichende Werkzeug für den grundlegenden Betrieb des Hybridantriebszyklus.
Verständnis der Kompromisse
Dimensionsabhängigkeit
Der Durchmesser des Metallstabs bestimmt den anfänglichen Portdurchmesser (Port-zu-Hals-Verhältnis). Wenn der Stab falsch dimensioniert ist, kann der anfängliche Oxidatorfluss zu hoch oder zu niedrig sein, was möglicherweise die Zündung verhindert oder zum Ausblasen der Flamme führt.
Fertigungspräzision
Der Stab muss mit absoluter Konzentrizität positioniert werden. Jede Abweichung oder Neigung während der Kompaktierung führt zu einem außermittigen Port, was zu ungleichmäßiger Verbrennung und potenziell gefährlichen Seitenkräften auf die Raketenstruktur führt.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Um die Effektivität des Herstellungsprozesses für Treibstoffkörner zu maximieren, berücksichtigen Sie Folgendes bezüglich des Stabeinsatzes:
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Verbrennungseffizienz liegt: Priorisieren Sie die Oberflächengüte des Metallstabs, um sicherzustellen, dass die Innenwand des Treibstoffports glatt ist, wodurch Strömungsturbulenzen reduziert werden, die die Diffusionsflamme stören könnten.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der strukturellen Integrität liegt: Stellen Sie sicher, dass der Stab während der Kompaktierung perfekt ausgerichtet ist, um eine ungleichmäßige Wandstärke zu verhindern, die zu einem vorzeitigen strukturellen Versagen des Korns während der Verbrennung führen kann.
Der Metallstab ist das definierende Werkzeug, das einen Block komprimierter Biomasse in ein funktionierendes Raketentreibstoffkorn verwandelt, das Schub erzeugen kann.
Zusammenfassungstabelle:
| Komponente | Hauptfunktion | Auswirkung auf die Leistung |
|---|---|---|
| Runder Stab | Erzeugt internen Port (Hohlkanal) | Definiert den Oxidatorflussweg und die anfängliche Oberfläche |
| Treibstoffport | Ermöglicht Diffusionsflamme | Ermöglicht stabile Verbrennung und regulierte Verbrennungsdynamik |
| Konzentrizität | Gewährleistet gleichmäßige Wandstärke | Verhindert strukturelles Versagen und ungleichmäßige Seitenkräfte |
| Oberflächengüte | Minimiert Strömungsturbulenzen | Verbessert die Verbrennungseffizienz und Strömungsstabilität |
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Referenzen
- 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
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Kintek Press Wissensdatenbank .
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