Das Schubkraft-Zeitverhalten eines Feststoffraketenantriebs hängt ab von der Anfangs-Korngeometrie des Treibstoffs und dessen geometrischer Variation mit der Zeit. Um das Verhalten einer Rakete, die einen festen Treibstoff mit einer spezifischen Teilchengeometrie enthält, vorherzusagen, muß ein genaues numerisches Verfahren zur Berechnung der Teilchenformänderung angewendet werden, wobei gewöhnlich die Oberflächengeometrie eines Kornes in eine Überlagerung aus Konus-, Kugel- und Zylinderunterformen sowie dreieckigen Prismen aufgespalten wird. Mit dem im vorliegenden Beitrag beschriebenen Verfahren wird die zeitliche Formänderung dieser Teiloberflächen als Funktion der vorher ermittelten Verbrennungsgeschwindigkeit berechnet. Hierbei wird die Annahme gemacht, dass die brennende Treibstoffoberfläche in jedem Punkt senkrecht zur Oberfläche mit einer zur Verbrennungsgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeit zurückweicht. Die bereits existierenden geometrischen Rechenverfahren, auf die eingegangen wird, können aus dem Anfangs-Kornprofil unter Simulation der Verbrennungsvorgänge alle geometrischen Variationen darstellen. Praktische Berechnungen zur Entwicklung und Dimensionierung von Raketenfesttreibstoffen werden dabei mit Computerprogrammen durchgeführt, wobei eines der am meisten verwendeten Programme die Bezeichnung 'SPP' (Solid Propellant Rocket Motor Performance Prediction Computer Program) hat. Auf dieses und weitere Programme sowie andere Berechnungsverfahren wird eingegangen. Das hier beschriebene Verfahren ist neu und unterscheidet sich grundsaätzlich von den anderen Modellen. Im Gegensatz zu diesen wird die Kornkonfiguration nicht begrenzt und es ist möglich, Vermischungen von sich durchdringenden Kornoberflächen zu behandeln sowie alle möglichen Variationen der Verbrennungsgeschwindigkeit und Flammfrontoberflächenformen anzunehmen. Die Methode basiert auf der von 'Ashgriz' und 'Poo' entwickelten FLAIR-Technik, bei der eine Simulation der freien Oberflächenströmung durchgeführt wird. Diskussion von Rechenbeispielen und deren Resultate.
A geometry independent technique for solid propellant grain design
Eine geometrisch unabhängige Technik zur Auslegung von Raketen-Festtreibstoffkörnern
1996
12 Seiten, 15 Bilder, 1 Tabelle, 21 Quellen
Article (Journal)
English
A geometry independent technique for solid propellant grain design
Online Contents | 1996
|A Geometry Independent Technique for Solid Propellant Grain Design
SAGE Publications | 1996
|NTIS | 1987
|NTIS | 1988
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