موتور جدید استفاده خواهد یک انفجار به, انفجار فضاپیما به مدار

جدید مدل ریاضی توضیح می دهد که چگونه یک نوع موتور موشک شناخته شده به عنوان یک چرخش انفجار موتور کار می کنند, محققان گزارش.

موتور جدید وعده را به راکت نه تنها بیشتر سوخت کارآمد بلکه بیشتر سبک و کمتر پیچیده برای ساخت. فقط یک مشکل وجود دارد: در حال حاضر این موتور بیش از حد غیر قابل پیش بینی به استفاده واقعی موشک.

با مدل های جدید مهندسین می تواند برای اولین بار توسعه آزمون برای بهبود این موتور و آنها را با ثبات تر.

The engine is a metallic cylindrical chamber with many metal tubes coming out of the back and feeding into the sides
محققان توسعه یافته تجربی چرخش انفجار موتور (در اینجا نشان داده شده) که در آن آنها می توانند کنترل پارامترهای مختلف مانند اندازه فاصله بین سیلندر. خوراک خطوط (راست) هدایت جریان سوخت به موتور. در داخل وجود دارد یکی دیگر از سیلندر متحدالمرکز به خارج قطعه. سنسور چسبیده از بالای موتور (سمت چپ) اندازه گیری فشار در امتداد طول استوانه. این دوربین می تواند در سمت چپ به دنبال از پایان پشت موتور. (اعتبار: James کخ/U. واشنگتن)

“چرخش انفجار موتور زمینه هنوز در مراحل ابتدایی است. ما تن از اطلاعات در مورد این موتور اما ما نمی توانیم به درک آنچه در جریان است می گوید:” منجر نویسنده جیمز کخ یک دانشجوی دکتری در هوانوردی و فضانوردی در دانشگاه واشنگتن است.

“من سعی کردم به توزیع مجدد نتایج ما با نگاه به الگوی سازند به جای پرسیدن یک سوال مهندسی—مانند این که چگونه برای به دست آوردن بالاترین نمایشی موتور—و سپس رونق معلوم شد که آن کار می کند.”

معمولی موتور موشک کار می کند توسط سوزاندن سوخت و سپس آن را هل دادن از پشت موتور برای ایجاد تراست.

“چرخش انفجار موتور طول می کشد یک رویکرد متفاوت به چگونه آن را combusts سوخت,” کخ می گوید. “آن را ساخته شده از متحدالمرکز سیلندر. سوخت جریان در فاصله بین سیلندر و پس از احتراق سریع گرما آزادی به شکل یک موج شوک قوی پالس گاز با فشار قابل توجهی بالاتر و متوسط است که در حال حرکت سریع تر از سرعت صوت.

“این فرآیند احتراق به معنای واقعی کلمه یک انفجار—انفجار—اما در پشت این شروع اولیه تا فاز ما دیدن تعدادی از ثبات احتراق پالس شکل است که در ادامه به مصرف موجود در سوخت. این تولید فشار بالا و درجه حرارت است که درایوهای اگزوز از پشت موتور در سرعت های بالا است که می تواند تولید محوری است.”

پس از شوک اولیه موج پایدار پالس احتراق در ادامه به مصرف موجود در سوخت. قبلا محققان نمی دانند که چگونه یک شماره خاص از پالس تشکیل شده و به همین دلیل آنها گاهی اوقات می تواند ادغام را به یک پالس اما این مدل ریاضی می تواند کمک به توضیح اساسی فیزیک. (اعتبار: کخ et al./نقد و بررسی فیزیکی E)

معمولی موتورهای استفاده از بسیاری از ماشین آلات برای هدایت و کنترل احتراق واکنش به طوری که تولید آن کار مورد نیاز برای به حرکت درآوردن موتور. اما در یک چرخش انفجار موتور موج شوک به طور طبیعی همه چیز بدون نیاز به کمک های اضافی از قطعات موتور.

“احتراق رانده شوک به طور طبیعی فشرده سازی جریان به عنوان آنها سفر در اطراف محفظه احتراق,” کخ می گوید. “حرکت نزولی این است که این انفجارات ذهن خود را. هنگامی که شما منفجر چیزی را درست می رود. آن چنان خشن است.”

سعی کنید قادر به توصیف این که چگونه این کار موتورهای محققان برای اولین بار توسعه یافته تجربی چرخش انفجار موتور جایی که آنها می تواند به کنترل پارامترهای مختلف مانند اندازه فاصله بین سیلندر. سپس آنها ثبت فرآیندهای احتراق با یک دوربین فیلمبرداری با سرعت بالا. هر آزمایش در زمان تنها 0.5 ثانیه برای تکمیل اما محققان ثبت شده این آزمایش در 240,000 فریم در هر ثانیه به طوری که آنها می توانید ببینید چه اتفاق می افتد در حرکت آهسته.

از وجود محققان توسعه یک مدل ریاضی برای شبیه آنچه که آنها را دیدم در فیلم ها.

“این تنها مدل در ادبیات در حال حاضر قادر به توصیف متنوع و پیچیده و پویایی این چرخش انفجار موتور است که مشاهده می کنیم در آزمایش می گوید:” coauthor Nathan J. Kutz, یک استاد ریاضیات کاربردی.

این مدل اجازه محققان برای تعیین, برای اولین بار, که آیا یک موتور از این نوع خواهد بود پایدار یا ناپایدار است. آن را نیز به آنها اجازه داد برای ارزیابی چگونه به خوبی یک خاص موتور انجام شد.

“این رویکرد جدید است که متفاوت از عقل متعارف در این زمینه و برنامه های کاربردی گسترده ای و جدید بینش یک شگفتی کامل شد به من می گوید:” coauthor کارل Knowlen یک پژوهش دانشیار در هوانوردی و فضانوردی.

در حال حاضر این مدل است که کاملا آماده برای مهندسین برای استفاده است.

“هدف من در اینجا صرفا برای تولید مثل و رفتار پالس ما شاهد—مطمئن شوید که مدل خروجی شبیه به نتایج تجربی,” کخ می گوید. “من باید شناسایی غالب فیزیک و چگونه آنها فعل و انفعال. در حال حاضر من می توانم آنچه را که من در اینجا انجام داده ایم و آن را کمی. از آنجا که ما می توانیم بحث در مورد چگونه به ایجاد یک بهتر موتور.”

این تحقیق به نظر می رسد در نقد و بررسی فیزیکی E. بودجه آمد از نیروی هوایی ایالات متحده از پژوهش های علمی و دفتر تحقیقات نیروی دریایی.

منبع: دانشگاه واشنگتن

اصلی مطالعه DOI: 10.1103/PhysRevE.101.013106

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im