مطالعه تجربي يك موتور هيبريد پراكسيد هيدروژن پليمر

كارشناسي ارشد

كاربرد پراكسيد هيدروژن‌ به عنوان اكسنده مايع، به همراه پلي¬مر HTPB به عنوان سوخت جامد يك پيش¬ران هيبريد آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا با انجام مطالعات ترموشيميايي اين پيش‌رانه، محدوده كاري تركيبات مختلف آن تعيين گرديد. سپس يك موتور هيبريدي با قابليت تنظيم دبي اكسنده در محدوده گسترده و توليد نيروي پيش‌ران در حدود طراحي و ساخته شد. پراكسيد هيدروژن‌ تجاري، حاوي پايداركننده، موجود در بازار ايران، پس از طي فرآيند ويژه¬اي به پيش‌رانه با غلظت و ناخالصي كمتر از فرآوري گرديد. به منظور راه¬اندازي پيش‌ران از راه‌انداز كاتاليستي استفاده گرديد. پراكسيد هيدروژن‌ با عبور از بستر كاتاليستي به محصولات مياني با دمايي در حدود تجزيه مي‌شود. محصولات حاصل از تجزيه پراكسيد هيدروژن‌ با HTPB به صورت خود اشتعال وارد واكنش مي¬شوند. بررسي‌ها نشان داد نحوه معرفي اكسنده به بستر كاتاليستي نقش موثري بر كيفيت عملكرد اين سيستم دارد. به همين منظور كيفيت پاشش اكسنده در دبي¬هاي مختلف بررسي شد. راه‌كار‌هاي مختلف افزايش نرخ پس‌روي سوخت جامد پيش‌رانه‌هاي هيبريدي مورد بررسي قرار گرفت. ايده استفاده از سوخت‌هاي جامد كامپوزيتي براي افزودن دماي سطح سوخت از طريق احتراق سطحي تك پايه ، مورد بررسي قرار گرفت. با مطالعه ترموشيمي چنين پيش‌رانه‌اي تغييرات انرژيتيك تركيبات در محدوده وسيعي بررسي گرديد. در چندين آزمايش موفق عملكرد موتور هيبريد ساخته شده با سوخت HTPB در دو حالت خالص و همراه با آمونيم پركلرات بررسي گرديد. نتايج آزمايش، از قبيل دما، فشار، سرعت مشخصه و ضربه ويژه با مقادير پيش‌بيني تئوري مقايسه شده و تطابق خوبي مشاهده گرديد. همچنين به كمك داده¬هاي تجربي مشخصات عملكردي موتور از جمله نرخ پس‌روي تعيين گرديد. با مطالعه گرين استفاده شده در آزمايشات مشخص گرديد، استفاده از سوخت¬هاي كامپوزيتي، مكانيزم سوزش و بالستيك داخلي پيش‌ران را تغيير مي‌دهد. اين پيش‌رانه را مي‌توان نسل جديد پيش‌رانه‌هاي هيبريدي معرفي كرد. آزمايشات نشان داد با افزودن آمونيم پركلرات به HTPB، نرخ پس‌روي نسبت به حالت خالص دو برابر مي‌شود. همچنين نشان داده شده، با افزودن مقدار اندكي اكسنده جامد در سوخت، ميزان نياز به اكسنده مايع كاهش مي‌يابد.

195519

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي هوافضا

دكتر حجت قاسمي