化学火箭

固体火箭发动机

在推进剂固体火箭发动机(SRM)由一个或多个部件直接安装在马达“,”,是作为推进剂贮箱和燃烧室。推进剂通常安排保护电动机从供暖。大多数现代推进剂指控是由粘性混合涌入马达与合适的模具设备。推进剂凝固(通常通过聚合)和模具夹具中,离开了推进剂连着电动机的情况下适当形状的中间穿孔。在操作过程中暴露的内部表面上的固体燃烧。这些烧掉一个可预测的速度给所需的推力。

的通常由一个电动机情况钢或铝管;它有一个前端穹顶,其中包含一个点火器和一个尾部圆顶房子或支持喷嘴。电动机一般情况下对其内部绝缘表面,特别是那些不是由推进剂,防止热衰竭(也就是说,排气的烧穿这样)在燃烧。当一个任务需要特别轻量级组件,马达情况下通常是由高强度纤维的纤维缠绕在一个合适的形式。丝是一个连续的应用和固化塑料在绕组。在运动情况下,前部和尾部穹顶是伤口积分部分情况下,合适的空缺和夹具包括允许切除(可折叠)运动形式,推进剂的加载,附件的点火器和喷嘴。在几乎所有的应用程序中,电动机的情况构成火箭的主要结构部件,必须设计相应的。

推进剂的固体汽车是由各种各样的物质,选择低成本、可接受的安全,和高的性能。选择强烈受到特定的应用程序的影响。典型成分高氯酸铵(粒状氧化剂),粉末铝(燃料)和端羟基聚丁二烯,或者引发(燃料混合液体在养护期间,聚合橡胶粘合剂)。这种组合用于推进器(例如,美国主要空间航天飞机和泰坦)。更高的性能是通过使用更有活力的氧化剂(例如,cyclotetramethylene tetranitramine [HMX])和粘结剂或精力充沛的精力充沛的增塑剂绑定等硝基- - - - - -硝化甘油系统。在军事系统中,低能见度的排气羽有时在一个需求,这也就排除了使用铝粉或非常高氯酸铵,使我们有必要使用其他材料如HMX和高能粘合剂系统产生燃烧涉及主要产品吗碳,氧气,氢,氮。

推进剂指控通常必须满足各种相互冲突的需求。从性能的角度来看,他们应该向内燃烧在燃烧表面一致的和可预测的方式不是过度敏感的压力或速度总体温度一般在0.2每秒-20厘米(0.08 - -7.8英寸)。他们应该尽可能密集(最大化推进剂的数量在一个给定的电机大小)同时还生产反应产品的低分子质量和高温(排气速度最大化)。从实用的角度来看,必须对意外点火的刺激和推进剂有义务的安全生产在马达和加载。一旦加载马达,他们必须达到和保持所需的机械性能维护结构完整性在运输、存储、和飞行条件。自从高性能推进剂的充满活力的材料往往是炸药,推进剂是一个复杂的制造技术涉及特殊设施和严格的安全指导方针。在某种程度上这是真的也不那么敏感的推进剂(如perchlorate-aluminum-polymeric粘合剂推进剂铵)用于intermediate-performance系统,如航天飞机增压发动机。

校长要求喷嘴常见的固体和液体,它能够产生一个超音速燃烧室压力的废气流到一个外部压力(左右),通过适当的一个函数轮廓线和大小的管道。的轮廓最初收敛“喉咙”一节。的速度这个地区的天然气等于当地声速和喉咙横截面积控制质量流量率(以及操作压力)。超出了喉咙,通道是不同的和流动加速与相应的高超音速压力减少。轮廓往往是精心设计的,所以在喷嘴吗冲击波和流动分离,既降低推力,不形式。

喷嘴设计强烈依赖于应用程序的细节。大多数应用程序需要至少有一些使用绝缘或特殊高温材料(例如,石墨)为了保护热衰竭的承载结构。许多应用程序要求的方向排气流量被控制在几度为了提供”转向。“这是在各种各样的方式完成,经常设计大大复杂化并增加喷嘴质量。

的点火器在固体火箭发动机提供了一种方法加热推进剂表面的电荷到足够高的温度诱导燃烧。同时,点火器通常用来生产一些初始压力的增加更能保证启动电动机。点火器由容器的材料像金属氧化剂的混合物,比燃料更容易且快速的点燃;它是由电动爆竹或其他外部激励手段。点火器的情况下被设计成密封和驱散热燃烧直到产品加压时自己的燃烧。在大型汽车点火器可以带动一个微型电动机包含易燃燃料,尾气进入主电机产生点火和增压。大多数点火系统包括某种形式的“武装”功能,防止意外点火刺激。

的推力的固体火箭是由推进剂的燃烧率(质量率在方程(2),它是由表面区域(年代_c),是燃烧率(r)的表面燃烧成固体。设计师可以选择收费几何在燃烧的方式将随时间而需要一个特定的任务,选择一个推进剂配方,使所需的燃烧率。这意味着thrust-time函数不服从任何故意修改后生产,和大多数任务使用固体火箭发动机被设计成利用thrust-time函数的可预测性,而不是调节推力在飞行。缺乏实时控制推力补偿的能力达到非常高的利率没有推进剂质量泵通常用于液体推进剂火箭。取决于电动机推力水平发生在实践操作压力,进而内部所示弹道理论依赖于发动机和推进剂性能根据方程在哪里一个_t是喷嘴喉部面积,C_d是一个系数,取决于推进剂的热化学性质反应产品,ρ吗_p固体推进剂的密度,C和n是常数的方程,给出了近似依赖推进剂的燃速压力,

然后由工程方程,给出推力在哪里C_F取决于喷嘴几何、热化学性质和在较小程度上的外部压力。典型的值在这个方程给出的数量点击这里查看尺寸表表。

在大多数应用程序中,需要减少电动机组件的质量是一个重要的设计考虑。这通常需要的是如此的重要,它是“买”的低利润率和安全有时异国情调的建筑和结构材料的使用。这些考虑不断权衡成本任务失败。随着载人飞行和商业有效载荷有时花费10亿美元或更多,思考安全成本利润率和可接受的推进系统已经改变。