طراحي، ساخت و شبيه سازي بالستيك داخلي يك نوع موتور پيشرانه جامد با گرين چند بخشي شده به همراه آزمايش استاتيك آن

Design, Manufacture, Test and Internal Ballistic Simulation of a Solid Propellant Motor with Segmented Grain

در مقاله حاضر با استفاده از چند بخشي كردن گرين به مطالعه و شبيه ­سازي بالستيك داخلي موتور پيشرانه جامد راكتي با رويكرد مهندسي سيستم پرداخته شده است. با چند بخشي نمودن گرين، سطوح سوزش عرضي جايگزين حاصل مي­شود كه در فرآيند احتراق شركت مي­كنند. اين شبيه­ سازي با دريافت ورودي، تمام پارامترهاي عملكردي و نمودار نيروي تراست- زمان متناسب با ماموريت را تعيين مي­كند. بيان معادلات تئوري و تجربي، مدل‌سازي و اصلاح روابط متناسب با روش پيشنهادي، امكان­ سنجي و بررسي كارآمدي روش به همراه طراحي، ساخت و آزمايش يك موتور از موارد اصلي بحث مي­باشند. مولفه ­هاي مدنظر مورد بحث عبارتند از هندسه موتور و محفظه احتراق، ابعاد و نوع گرين، سطح سوزش به همراه تغييرات آن و هندسه نازل. در بحث دو رويكرد گنجانده شده است. اول تهيه برنامه مطابق با روش پيشنهادي و دوم الزامات فني ساخت، آزمايش، ضبط و تحليل داده‌ها است. نكات قوت اين مطالعه شامل تعيين تمامي ورودي­ ها و خروجي­ هاي موتور، ارتباط موثر بين زيرسامانه ­هاي موتور، ساخت موتور و مقايسه نتايج، تصحيح مقادير و افزايش دقت محاسبات، سادگي و سرعت بالاي برنامه عددي است. در انتها يك نمونه ­ي مهندسي از موتور ساخته مي­شود و نيروي تراست توليدي توسط سكوي آزمايش استاندارد اندازه­ گيري گرديده است. مقايسه­ ي نمودار و مقادير نيروي تراست – زمان از حل عددي با خروجي­ هاي آزمايش، نشان دهنده تطابق نتايج است.

This article studies the solid propellant rocket motor internal ballistic simulation with multi-segmented grain and system engineering approach. Once grain is segmented, the alternative cross-burning Surfaces are added to combustion process. This simulation can estimate all motor performance parameters and satisfy thrust considered by mission. Synthesis and integration of all equations, modeling and relations correction in accordance with the proposed method, feasibility and effectiveness of method along with design, manufacture and test of one engineering prototype motor are the main goals of this study. Motor components are; Combustion chamber, grain, burning surface and nozzle. In this study, two main approaches are included; first is preparing a numerical program in accordance with the proposed method and second is technical requirements of production, static testing with data recording and analyzing. Determining all the inputs and outputs, effective interrelated data communication, correct and improve the calculation accuracy, simplicity and high speed calculation are advantages of the program. Finally, a complete prototype motor was manufactured and productive force was measured using a standard static test stand. Thrust force comparison between numerical and test output are show results matching.