Michał Kawalec

Wpływ geometrii komory spalania na strukturę fali detonacyjnej w silniku rakietowym


Promoter:

prof. dr hab. inż. Piotr Wolański - Politechnika Warszawska

Supporting Promoter:

Reviewers:

dr hab. inż. Bogdan Florczak, prof. IPO - Instytut Przemysłu Organicznego
prof. dr hab. inż. Andrzej Żyluk - Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych

Dziedzina:

Dyscyplina:


Abstract:

Rozwój badań nad zastosowaniem spalania detonacyjnego w silnikach lotniczych otwiera szereg nowych możliwości, zarówno w sposobie projektowania silników, jak i możliwości uzyskaniu ich wyższych sprawności. Praca przedstawia wyniki badań eksperymentalnych detonacji gazowej w modelowych silnikach rakietowych przeprowadzonych w Laboratorium Napędów Lotniczych, Centrum Technologii Kosmicznych Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytucie Lotnictwa.

W pierwszym etapie sprawdzono eksperymentalnie prędkości detonacji w specjalnie do tego celu zaprojektowanej i zbudowanej rurze uderzeniowej, oraz  opracowano metodę osłony termicznej czujników do pomiaru szybkozmiennych ciśnień występujących w procesie spalania detonacyjnego. W kolejnym etapie przeprowadzono szereg badań procesu wirującej detonacji w pierścieniowej komorze detonacyjnej na specjalnie wykonanym do tego celu stanowisku badawczym. Jego konstrukcja pozwalała na badania wielu wariantów geometrii detonacyjnej komory spalania, a także określenie wpływu składu mieszanin palnych. Opracowano ponadto autorski program umożliwiający prowadzenie analizy przebiegu szybkozmiennego ciśnienia w detonacyjnej komorze spalania.

Wykonano eksperymenty umożliwiające ocenę wpływu poszczególnych parametrów geometrycznych detonacyjnej komory spalania silnika rakietowego, składu i wydatku mieszaniny palnej na osiągi silnika i liczbę fal detonacyjnych. Przeprowadzono również analizę wpływu powyższych parametrów na stabilność tego procesu.

Dla wybranych, optymalnych parametrów pracy modelowego silnika rakietowego, wykonano analizę wpływu rozmiaru i geometrii  komory detonacyjnej na kierunek propagacji fal w procesie wirującej detonacji. Sprawdzono kilka koncepcji kontrolowania wirowania detonacji w jednym, z góry określonym kierunku. Stwierdzono, że najlepszym rozwiązaniem pozwalającym na 100% kontrolę kierunku wirowania fal detonacyjnych w pierścieniowej komorze spalania jest zastosowanie mimośrodowej komory z określonym miejscem inicjacji procesu.

Przeprowadzono również analizę wpływu parametrów geometrycznych, oraz składu mieszaniny metanowo-tlenowej na wartość impulsu właściwego osiąganego w badanym modelowym silniku rakietowym z detonacyjną komorą spalania. Uzyskane podczas realizacji pracy wyniki umożliwiają opracowanie wytycznych do projektowania silników rakietowych wykorzystujących wirującą detonację. Praca otwiera więc możliwości rozwoju tego rodzaju napędów do praktycznych zastosowań

Powered by eZ Publish™ CMS Open Source Web Content Management. Copyright © 1999-2012 eZ Systems AS (except where otherwise noted). All rights reserved.