La fonction de la tige métallique circulaire est de créer une géométrie interne spécifique. Lors du processus de compaction de la poudre de biomasse, cette tige agit comme un noyau de moule négatif positionné au centre exact de l'assemblage. Sa présence garantit que le grain de carburant solide fini contient un canal creux précis, techniquement appelé port.
L'idée clé La tige n'est pas simplement un espaceur ; elle définit l'aérodynamique interne du système de propulsion. En créant un « port » central, elle établit la voie essentielle pour le flux d'oxydant, qui est le prérequis pour générer une flamme de diffusion et obtenir une combustion stable dans les fusées hybrides.
Le rôle de la géométrie dans la propulsion
Définir le « port »
Le résultat principal de l'utilisation de la tige métallique est la formation du port. C'est la cavité longitudinale qui s'étend sur toute la longueur du grain de carburant solide.
Faciliter le flux d'oxydant
Dans un système de fusée hybride, le carburant est solide, mais l'oxydant est fluide (liquide ou gazeux). Le canal créé par la tige sert de chemin critique pour que cet oxydant circule dans le moteur.
Augmenter la surface
En créant une cavité interne plutôt qu'un bloc solide, la tige augmente considérablement la surface disponible pour la combustion. Cette géométrie permet à l'oxydant d'interagir avec le carburant de l'intérieur vers l'extérieur.
Établir la stabilité de la combustion
Permettre la flamme de diffusion
L'interaction entre la surface du carburant solide (la paroi du port) et l'oxydant en flux crée une zone de combustion spécifique. C'est ce qu'on appelle une flamme de diffusion, qui se forme dans la couche limite du flux.
Réguler la dynamique de combustion
La précision de la tige métallique garantit l'uniformité du port. Un canal uniforme est fondamental pour maintenir une pression interne constante et des taux de combustion prévisibles pendant le fonctionnement.
Assurer la fiabilité du système
Sans la cavité créée par la tige, l'oxydant n'aurait aucun chemin pour se mélanger au carburant. La tige est donc l'outil qui permet le fonctionnement fondamental du cycle de propulsion hybride.
Comprendre les compromis
Sensibilité dimensionnelle
Le diamètre de la tige métallique dicte le diamètre initial du port (rapport port/col). Si la tige est mal dimensionnée, le flux d'oxydant initial peut être trop élevé ou trop faible, empêchant potentiellement l'allumage ou provoquant une extinction de flamme.
Précision de fabrication
La tige doit être positionnée avec une concentricité absolue. Tout écart ou inclinaison pendant la compaction entraînera un port excentré, conduisant à une combustion inégale et à des charges latérales potentiellement dangereuses sur la structure de la fusée.
Faire le bon choix pour votre objectif
Pour maximiser l'efficacité du processus de fabrication des grains de carburant, considérez les points suivants concernant l'insert de tige :
- Si votre objectif principal est l'efficacité de la combustion : Privilégiez l'état de surface de la tige métallique pour garantir que la paroi interne du port de carburant soit lisse, réduisant ainsi les turbulences de flux qui pourraient perturber la flamme de diffusion.
- Si votre objectif principal est l'intégrité structurelle : Assurez-vous que la tige est parfaitement alignée pendant la compaction pour éviter une épaisseur de paroi inégale, qui pourrait entraîner une défaillance structurelle prématurée du grain pendant la combustion.
La tige métallique est l'outil déterminant qui transforme un bloc de biomasse comprimée en un grain de carburant de fusée fonctionnel capable de maintenir la poussée.
Tableau récapitulatif :
| Composant | Fonction principale | Impact sur les performances |
|---|---|---|
| Tige circulaire | Crée le port interne (canal creux) | Définit le trajet du flux d'oxydant et la surface initiale |
| Port de carburant | Facilite la flamme de diffusion | Permet une combustion stable et une dynamique de combustion régulée |
| Concentricité | Assure une épaisseur de paroi uniforme | Prévient la défaillance structurelle et les charges latérales inégales |
| État de surface | Minimise les turbulences de flux | Améliore l'efficacité de la combustion et la stabilité du flux |
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Références
- Saleh B. Alsaidi, Mohamed Y.E. Selim. Combustion of Date Stone and Jojoba Solid Waste in a Hybrid Rocket-like Combustion Chamber. DOI: 10.3390/aerospace11030181
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Press Base de Connaissances .
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