Name: improving the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain with a nested helical structure
Uploaded: 2021-01-18T12:30:00
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この研究は、中国国立自然科学財団(グラント11802315、11872368、11927803)と国防キー研究所の機器事前研究財団(グラント第6142701190402)によって支援されました。

1. 実験的なセットアップと手順
<ol><li>燃料粒の調製 注: 新しい構造の燃料粒は、 図 4に示す 2 つの部分で構成されています。新しい穀物の主要部分として、パラフィンベースの燃料は総質量の80%以上を占めています。ABS基板は、追加の燃料として使用されます。この燃料粒の製造は、3Dプリンティングと遠心鋳造を組み合わせることで実現しました。<ol>
<li>基板調製...

<ol>
	<li>Boiron, A. J., Cantwell, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).</li><li>Mazzetti, A., Merotto, L., Pinarello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paraffin-based+hybrid+rocket+engines+applications:+A+review+and+a+market+perspective.">Paraffin-based hybrid rocket engines applications: A review and a market perspective.</a> Acta Astronautica. 126, 286-297 (2016).</li><li>Karabeyoglu, A., Zilliac, G., Cantwell, B. J., DeZilwa, S., Castellucci, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale-Up+Tests+of+High+Regression+Rate+Paraffin-Based+Hybrid+Rocket+Fuels.">Scale-Up Tests of High Regression Rate Paraffin-Based Hybrid Rocket Fuels.</a> Journal of Propulsion and Power. 20 (6), 1037-1045 (2004).</li><li>Jens, E. T., Narsai, P., Cantwell, B., Hubbard, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2014).</li><li>Kuo, K. K., Chiaverini, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion. , (2007).</li><li>Boardman, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 33rd Joint Propulsion Conference and Exhibit. , (1997).</li><li>Connell, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Solid+Fuel+Combustion+in+a+Hybrid+Rocket+Motor+Using+Amorphous+Ti-Al-B+Nanopowder+Additives.">Enhancement of Solid Fuel Combustion in a Hybrid Rocket Motor Using Amorphous Ti-Al-B Nanopowder Additives.</a> Journal of Propulsion and Power. 35 (3), 662-665 (2019).</li><li>Veale, K., Adali, S., Pitot, J., Brooks, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+performance+and+structural+considerations+of+paraffin+wax+hybrid+rocket+fuels+with+additives.">A review of the performance and structural considerations of paraffin wax hybrid rocket fuels with additives.</a> Acta Astronautica. 141, 196-208 (2017).</li><li>Karakas, H., Kara, O., Ozkol, I., Karabeyoglu, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. , (2019).</li><li>Di Martino, G. D., Mungiguerra, S., Carmicino, C., Savino, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+fluid-dynamic+modeling+of+the+internal+ballistics+of+paraffin-fueled+hybrid+rocket.">Computational fluid-dynamic modeling of the internal ballistics of paraffin-fueled hybrid rocket.</a> Aerospace Science and Technology. 89, 431-444 (2019).</li><li>Leccese, G., Cavallini, E., Pizzarelli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. , (2019).</li><li>Cardoso, K. P., Ferr&#227;o, L. F. A., Kawachi, E. Y., Gomes, J. S., Nagamachi, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ballistic+Performance+of+Paraffin-Based+Solid+Fuels+Enhanced+by+Catalytic+Polymer+Degradation.">Ballistic Performance of Paraffin-Based Solid Fuels Enhanced by Catalytic Polymer Degradation.</a> Journal of Propulsion and Power. 35 (1), 115-124 (2019).</li><li>Paccagnella, E., Barato, F., Pavarin, D., Karabeyo&#287;lu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+Parameters+of+Swirling+Oxidizer+Injection+in+Hybrid+Rocket+Motors.">Scaling Parameters of Swirling Oxidizer Injection in Hybrid Rocket Motors.</a> Journal of Propulsion and Power. 33 (6), 1378-1394 (2017).</li><li>Kumar, R., Ramakrishna, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+protrusion+on+the+enhancement+of+regression+rate.">Effect of protrusion on the enhancement of regression rate.</a> Aerospace Science and Technology. 39, 169-178 (2014).</li><li>Kumar, R., Ramakrishna, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Hybrid+Fuel+Regression+Rate+Using+a+Bluff+Body.">Enhancement of Hybrid Fuel Regression Rate Using a Bluff Body.</a> Journal of Propulsion and Power. 30 (4), 909-916 (2014).</li><li>Degges, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).</li><li>Connell, T., Young, G., Beckett, K., Gonzalez, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AIAA Scitech 2019 Forum. , (2019).</li><li>Whitmore, S., Peterson, Z., Eilers, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &amp; Exhibit. , (2011).</li><li>Whitmore, S. A., Armstrong, I. W., Heiner, M. C., Martinez, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2018 Joint Propulsion Conference. , (2018).</li><li>Whitmore, S. A., Peterson, Z. W., Eilers, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+Hydroxyl+Terminated+Polybutadiene+and+Acrylonitrile+Butadiene+Styrene+as+Hybrid+Rocket+Fuels.">Comparing Hydroxyl Terminated Polybutadiene and Acrylonitrile Butadiene Styrene as Hybrid Rocket Fuels.</a> Journal of Propulsion and Power. 29 (3), 582-592 (2013).</li><li>Whitmore, S. A., Sobbi, M., Walker, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2014).</li><li>Whitmore, S. A., Walker, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+Model+for+Hybrid+Fuel+Regression+Rate+Amplification+Using+Helical+Ports.">Engineering Model for Hybrid Fuel Regression Rate Amplification Using Helical Ports.</a> Journal of Propulsion and Power. 33 (2), 398-407 (2017).</li><li>Creech, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting. , (2015).</li><li>Lyne, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2018 Joint Propulsion Conference. , (2018).</li><li>Elliott, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2016).</li><li>Armold, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).</li><li>Armold, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2014).</li><li>Fuller, J., Ehrlich, D., Lu, P., Jansen, R., Hoffman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &amp; Exhibit. , (2011).</li><li>Lee, C., Na, Y., Lee, J. W., Byun, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+induced+swirl+flow+on+regression+rate+of+hybrid+rocket+fuel+by+helical+grain+configuration.">Effect of induced swirl flow on regression rate of hybrid rocket fuel by helical grain configuration.</a> Aerospace Science and Technology. 11 (1), 68-76 (2007).</li><li>Tian, H., Li, Y., Li, C., Sun, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regression+rate+characteristics+of+hybrid+rocket+motor+with+helical+grain.">Regression rate characteristics of hybrid rocket motor with helical grain.</a> Aerospace Science and Technology. 68, 90-103 (2017).</li><li>Hitt, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2018 Joint Propulsion Conference. , (2018).</li><li>Wang, Z., Lin, X., Li, F., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+performance+of+a+novel+hybrid+rocket+fuel+grain+with+a+nested+helical+structure.">Combustion performance of a novel hybrid rocket fuel grain with a nested helical structure.</a> Aerospace Science and Technology. 97, (2020).</li><li>McBride, J. B., Gordon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and APPlications. , (1996).</li><li>De Zilwa, S., Zilliac, G., Karabeyoglu, A., Reinath, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. , (2003).</li><li>Franco, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regression+Rate+Design+Tailoring+Through+Vortex+Injection+in+Hybrid+Rocket+Motors.">Regression Rate Design Tailoring Through Vortex Injection in Hybrid Rocket Motors.</a> Journal of Spacecraft and Rockets. 57 (2), 278-290 (2020).</li></ol>

この論文で紹介する技術は、ネストされたらせん構造を持つ燃料粒を用いた新しいアプローチである。必要な設備や設備の設置に問題はありません。らせん構造は3D印刷によって容易に作り出すことができる、そしてパラフィンベースの燃料の入れ子は遠心鋳造によって容易に遂行することができる。FDM(FDM)3Dプリンタは高価ではなく、遠心分離機のコストが低い。
形状?...

ハイブリッドロケットエンジンの燃焼性能を向上させる技術が急務である。現在までに、ハイブリッドロケットエンジンの実用的なアプリケーションは、固体および液体ロケットエンジン1、2よりもはるかに少ないです。従来の燃料の低回帰速度は、ハイブリッドロケットエンジン3、4の推力性能の向上を制限します。また、その燃焼効率は、内部拡散燃焼5による他の化学エネルギーロケットのそれよりもわずかに低い、図1に示すように。マルチポート6、強化添加剤7、8、9、液化燃料10、11、12、旋回噴射13、突起14、およびブラフボディ15の使用など、様々な技術が研究・開発されているが、これらのアプローチは、体積利用、燃焼効率、機械的性能、および冗長性の問題に関連している。これまで、これらの欠点を有さない燃料粒の構造改善は、燃焼性能16,17を改善する有効な手段としてより注目を集めている。3次元(3D)印刷の出現は、複雑な従来の穀物設計または非従来型の燃料穀物18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30を迅速かつ安価に生産する能力を通じて、ハイブリッドロケットエンジンの性能を向上させる効果的な方法を持っています。しかし、燃焼過程の間、これらの燃焼性能の改善は特性構造燃焼とともに減少し、燃焼性能23の低下をもたらす。我々は、新しい設計がハイブリッドロケットエンジン31の性能向上に有用であることを実証した。この技術の詳細と代表的な結果を本稿で紹介します。
燃料粒は、アクリロニトリル-ブタジエンスチレン(ABS)とネストパラフィンベースの燃料によって作られたヘリカル基板で構成されています。遠心と3D印刷に基づいて、異なる回帰速度を持つ2つの燃料の利点を組み合わせました。燃焼後の燃料粒の特殊ならせん構造を図2に示す。ガスが燃料粒を通過すると、多数の再循環ゾーンが、図 3に示すブレード間の溝に同時に作成されます。この内面の特徴的な構造は燃焼室の乱流運動エネルギーと渦巻き数を増加させ、燃焼室内の物質とエネルギーの交換を増加させる。最終的には、新規燃料粒の回帰速度が効果的に改善される。回帰率の改善効果は十分に証明されている:特に、新規燃料粒の回帰速度は、4g/s·cm2,32の質量流束でパラフィン系燃料のそれよりも20%高いことが実証された。
ネストされたらせん構造を持つ燃料穀物の1つの利点は、製造が簡単であるということです。成形プロセスには、主にメルトミキサー、遠心分離機、3Dプリンタが必要です。3D印刷により形成されるABS基板は製造コストを大幅に削減します。もう一つの重要かつユニークな利点は、燃焼プロセス中に増強効果が消えないということです。
本論文では、新しい燃料粒構造を用いてハイブリッドロケットエンジンの燃焼性能を向上させる実験システムと手順を紹介する。さらに、この技術の実現可能性を証明する燃焼性能パラメータの3つの代表的な比較を示し、燃焼室の圧力の発振頻度、回帰速度、および特徴的な速度を特徴とする燃焼効率を含む。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>N2 Plus</td>
			<td>305 &#215; 305 &#215; 605 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D drawing software</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td>Inventor</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ABS</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>ABS black</td>
			<td>1.75 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Sony</td>
			<td>A6000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon</td>
			<td>Aibeisi</td>
			<td>ATP-88AT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifugal machine</td>
			<td>Luqiao Langbo Motor Co.Ltd</td>
			<td>Custom</td>
			<td>&#8804;1450 rpm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing software</td>
			<td>OriginLab</td>
			<td>Origin 2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVA</td>
			<td>DuPont Company</td>
			<td>360</td>
			<td>binder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass flow controller</td>
			<td>Bronkhost</td>
			<td>F-203AV</td>
			<td>0-1500 ln/min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Melt mixer</td>
			<td>Winzhou Chengyi Jixie Co.Ltd</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-function data acquisition card</td>
			<td>NI</td>
			<td>USB-6211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin</td>
			<td>Sinopec Group Company</td>
			<td>58#</td>
			<td>Fully refined paraffin, Melting point&#8776;58&#8451;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE wax</td>
			<td>Qatar petroleum chemical industry Company</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slicing software</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>ideaMaker</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spark plug</td>
			<td>NGK</td>
			<td>PFR7S8EG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stearic acid</td>
			<td>ical Reagent Company</td>
			<td>Custom</td>
			<td>hardener</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

improving the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain with a nested helical structure

新しい燃料粒構造を用いてハイブリッドロケットエンジンの燃焼性能を向上させる技術を紹介する。この技術は、アクリロニトリルブタジエンスチレンとパラフィンベースの燃料の異なる回帰速度を利用し、隣接するベーン間の溝で形成された渦巻き流れと再循環ゾーンによって物質とエネルギーの両方の交換を増加させます。遠心鋳造技術は、パラフィンベースの燃料を3次元印刷で作られたアクリロニトリルブタジエンスチレン基板に投げ込むために使用されます。酸素を酸化剤として用い、新しい燃料粒の燃焼性能を調べる一連の試験を行った。パラフィン系燃料粒と比較して、燃焼過程を通じて維持できるネストされたらせん構造を有する燃料粒は、回帰速度の大幅な改善と燃焼効率の向上に大きな可能性を示した。

図7 は、燃焼室圧及び酸化剤質量流量の変化を示す。流量調節に必要な時間を提供するために、酸化剤は燃焼室に事前に入ります。エンジンが燃焼室に圧力を加えると、酸素の質量流量は急速に低下し、比較的安定した変化を維持します。燃焼プロセス中、燃焼室内の圧力は比較的安定したままである。
燃焼室の圧力振動周波数の比較を示す画像を...

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Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure

ハイブリッドロケットエンジンの燃焼性能を向上させるため、新しいネストされたらせん構造を持つ固体燃料粒子を利用した技術を紹介する。

ネストされたらせん構造を持つ新規燃料粒子を用いたハイブリッドロケットエンジンの燃焼性能の向上

A technique to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain structure is presented. This technique utilizes the ...

この方法は、穀物の燃焼性能を改善する方法の質問に答えることができます。このプロトコルの主な利点は、らせん構造の燃料粒が燃焼プロセスで消失しないことです。この方法は、EBS や PUX などの異なる材料コンパイルで穀物式にも適用できます。3Dソフトウェアを使用して、アクリロニトリルブタジエンスチレン、またはABS基板を準備することで始めます。3D基板構造をSTLファイルとして保存します。次に、3D スライスソフトウェアを開き、構造をインポートします。[スライスを開始]をクリックし、メインテンプレートからスピードプリントモードを選択します。ダブルクリックの速度。その後、面材密度を100%に変更し、プラットフォーム版のスカート付きいかだを選択します。[保存して閉じる] をクリックし、[スライス] をクリックします。3Dプリンタの電源を入れ、ABS基板のスライスファイルをインポートします。加熱したベッドとノズルの温度をそれぞれ100度と240度に設定します。[開始]をクリックすると、安定化後に印刷します。印刷を成功させるために、熱板に固体接着剤を塗布して、ABS基板とホットプレートとの密着性を高めます。パラフィン系燃料調製用にパラフィン、ポリエチレンワックス、ステリック酸、酢酸エチレンビニル、炭素粉末の原料を調製する。原稿の方向に従ってパラフィンベースの燃料を構成し、構成された材料をメルトミキサーに入れる。その後、完全に混合するまでそれらを溶かし、かき混ぜます。ABS基板を遠心分離機に入れ、エンドキャップで固定します。粉末を差し込み、水冷ポンプスイッチをオンにします。次に遠心分離器のリレーをオンにし、速度を1,400RPMに上げます。メルトミキサーのバルブを開き、鋳造を開始します。燃料粒を取り除き、形状を整えます。完全な燃料粒の重量、長さ、内径を測定し、記録し、それを撮影します。ハイブリッドロケットエンジンを組み立てるには、スライドレールの燃焼室部を固定し、燃料粒を積み込み、後燃焼室部を設置します。ヘッドとノズルを取り付けろ。次に、ハイブリッドロケットエンジンのヘッドにトーチ点火機を取り付けます。スパークプラグを取り付け、電源を接続します。テストベンチとガスボンベの間の窒素、酸化剤、点火メタン、および点火酸素ガス供給ラインを接続します。産業用コンピュータ、多機能データ取得カード、マスフローコントローラ、およびテストベンチの制御ボックスを接続します。テストベンチ、マスフローコントローラ、イグナイターの電源を入れます。FlowDDEソフトウェアを開き、通信設定をクリックします。対応する接続インターフェイスをクリックし、[大丈夫]をクリックします。オープン通信をクリックして、フローコントローラとの通信を確立します。次に、測定および制御プログラム、またはMCPを開きます。多機能データ取得カードの入出力チャネルを設定し、実行をクリックしてシステム全体との通信を確立します。MCP の実行ステータスを確認し、手動制御モードに設定します。スパークプラグの動作状態を確認し、バルブテストを行います。データ記録機能をテストします。次に、設定インターフェースを開き、バルブの開閉時間、点火時間、データ記録時間を含むテスト時間を設定します。実験領域から安全要件と明確な人員を設定します。シリンダーバルブを開き、異なる質量流量条件に応じて調整バルブの出力圧力を調整します。設定インタフェースを開き、酸化剤の質量流量を設定します。カメラの電源を入れ、MCP を自動制御モードに設定し、トリガーを待ちます。MCP の [開始] をクリックして実験を開始します。約 1 分後に[停止]をクリックして、カメラの電源を切ります。ガスボンベを閉じ、パイプライン内のバルブを開けて圧力を緩和します。テストベンチの電源を切り、燃料グレインを取り外します。前述のように、燃料粒を測定して撮影します。燃焼室圧力と酸化剤の質量流量の変化をここに示す。流量調節に必要な時間を提供するために、酸化剤は燃焼室に事前に入ります。エンジンが燃焼室に圧力を加えると、酸素の質量流量は急速に低下し、比較的安定した変化を維持します。燃焼プロセス中、燃焼室内の圧力は安定したままである。燃焼室の圧力振動周波数の比較をここで示します。新しい燃料粒の圧力変動スペクトルには、ハイブリッド低周波、ヘルムホルツモード、および燃焼室の音響半波に関連する3つの異なるピークが含まれていました。新規燃料粒子の圧力ピークの位置は、パラフィン系燃料と基本的に同じであり、これは新しい構造が追加の燃焼振動を導入する可能性が低いことを示している。酸化剤フラックスの関数としての回帰率を、燃料粒の間で比較した。同じ酸化剤の質量流量では、新規燃料粒の回帰速度はパラフィン系燃料よりも高く、酸化剤の流束が増加するにつれてギャップが徐々に広がった。燃焼効率を比較するために特性速度を用いた。新しい燃料粒は、パラフィン系穀物よりも高い特性速度を様々な酸化剤および燃料比で示した。これは、約2%の燃焼効率の平均増加に相当し、このプロトコルを試みると、パラフィン系燃料の鋳造温度は摂氏120度を超えることができないことを覚えておいてください。

Research

JoVE Journal

Engineering

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セメント ペーストの水溶性塩化物の分布を高精度に検出

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

定量のガスを検知用アップコン バージョン検知赤外線縮退四光波混合

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

A Polymer-based Piezoelectric Vibration Energy Harvester with a 3D Meshed-Core Structure

3 D メッシュ コア構造を持つ高分子を用いた圧電振動エネルギー収穫

In this study, we fabricated a flexible 3D mesh structure with periodic voids by using a 3D lithography method and applying it to a vibration energy ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

可変サイクルエンジンのモデリングの迅速な方法

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...