طراحي و آزمايش يك مجموعه مولد گاز پيشرانه جامد عملگر گازي سطح كنترل يك پرنده

Design and Test of a Solid Propellant Gas Generator Set for a Gaseous Actuator of a Flying Object’s Control Surface

آن چه در اين مقاله آمده، تلاشي براي ارايه يك روند مشخص جهت طراحي و ساخت مولد گاز پيشرانه جامد است. با استفاده از اين روش طراحي،يك مولد گاز به منظور توليد گاز مورد نياز عملگر گازي سطح كنترل يك پرنده هدايت پذير طراحي شده كه نتايج آن نيز در اين مقاله ارايه شده است. تامين جريان گاز با فشار لازم جهت انجام ماموريت و دبي يكنواخت با مشخصات شيميايي مناسب در يك مدت زمان تعريف شده، از الزامات طراحي پيش رو مي‌باشد. پس از تعيين پارامترهاي لازم از قبيل ميزان دبي و فشار مورد نياز، محاسبات مربوط به طراحي با توجه به روند ارايه شده انجام گرديد. به منظور ارزيابي نتايج طراحي، يك مجموعه مولد گاز آزمايشگاهي در مقياس اصلي ساخته شد. از آن جايي كه اين پژوهش شامل دست‌يابي به يك تركيب مناسب پيشرانه جهت استفاده در مولد گاز هم مي‌شد، براي تعيين تجربي مشخصه‌هاي پيشرانه از يك موتور آزمايشگاهي جهت انجام آزمايش‌هاي تجربي استفاده گرديد. با انجام آزمايش‌ها و مقايسه نتايج با داده‌هاي به دست آمده از طراحي، تطابق خوبي ميان آن‌ها مشاهده شد. همچنين، با انجام چندين آزمايش مشخص گرديد اكسيدكننده PSAN به همراه بايندر HTPB و كاتاليزور اكسيد كروم تركيب مناسبي براي يك مولد گاز پيشرانه جامد مي‌باشد. در نهايت تامين الزامات اساسي متصور براي يك مولد گاز پيشرانه جامد مانند دبي يكنواخت، دماي نسبي پايين و داشتن كم‌ترين فاز جامد حاصل از پيشرانه، مويدي بر صحت روند طراحي ارايه شده است.

The purpose of this paper is to introduce a design and fabrication procedure for a solid propellant gas generator. Based on this procedure a gas generator was designed to supply the required operating fluid of a controllable flying object’s control surface gaseous actuator, the results of which are presented in this paper as well. Supplying required pressure during the mission and gas flow rate with expected chemical characteristics are requirements of the design. At first the necessary parameters like flow rate and pressure were specified. Then the design calculations were done according to the proposed approach. In order to evaluate the design process and achieved data, a full scale gas generator set was built. Since this study includes specifying a proper formula for solid propellant of gas generator, a lab scale motor was used to qualify the propellant’s characteristics experimentally. After doing tests and comparing the results with output data of gas generator design procedure, good agreement was observed. Besides, by doing several tests it was found that PSAN as oxidizer, HTPB as binder and chromium oxide as catalyst provide a proper composition for solid propellant of gas generator. Finally, covering basic requirements of a solid propellant gas generator such as uniform flow rate and less presence of solid phase and corrosive components in combustion products by means of designed gas generator are suitable to show the validity of presented design method.