Design features of a granular-propellant supply system and an experimental setup for analyzing bulk materials outflow


Citar

Texto integral

Resumo

An analysis of the design features of a system for supplying granular propellant to the rocket engine combustion chamber was carried out and requirements for this system were formulated. The closest analogue is considered – the aluminum powder supply system of a jet engine. This supply system provides a critical flow mode for the powder-gas medium, at which the processes occurring in the combustion chamber do not affect the granular propellant supply. The disadvantages of this supply system are listed, provided that it is used in a granular-propellant engine. An engine schematic diagram was developed, as well as a control unit for the propellant supply system as part of the propulsion system that fully satisfies the stated requirements. An experimental setup for the powder-gas medium (granules and gas) outflow studying was designed, the operation of the setup was described in detail and a design diagram was given, in particular, a propellant tank and a flow control unit. Some design solutions used in the experimental setup can be subsequently used in the real rocket engine design. Based on the theoretical and experimental data available in the literature, the problems solved using the developed installation are formulated: obtaining flow and velocity characteristics of the critical outflow of a powder-gas medium as a function of the pressure in front of the outlet.

Sobre autores

A. Elkin

Perm National Research Polytechnic University

Autor responsável pela correspondência
Email: elkinav237@gmail.com

Postgraduate Student of the Rocket and Space Engineering and Power Systems Department

Rússia

V. Malinin

Perm National Research Polytechnic University

Email: malininvi@mail.ru

Doctor of Science (Engineering), Professor of the Rocket and Space Engineering and Power Systems Department

Rússia

G. Dotkin

Perm National Research Polytechnic University

Email: g.dotkin@gmail.com

Postgraduate Student of the Rocket and Space Engineering and Power Systems Department

Rússia

M. Zorin

Perm National Research Polytechnic University

Email: macy-1998@mail.ru

Postgraduate Student of the Rocket and Space Engineering and Power Systems Department

Rússia

M. Hramtsov

Perm National Research Polytechnic University

Email: hramtsovm@yandex.ru

Postgraduate Student of the Rocket and Space Engineering and Power Systems Department

Rússia

R. Gubin

Perm National Research Polytechnic University

Email: qwerty.gubin@gmail.com

Postgraduate Student of the Rocket and Space Engineering and Power Systems Department

Rússia

Bibliografia

  1. Elkin A.V. Rocket engines for spacecraft on fluidized solid propellants, their design and thermodynamics. Thermal Processes in Engineering. 2021. V. 13, no. 11. P. 509-518. (In Russ.). doi: 10.34759/tpt-2021-13-11-509-518
  2. Mitrovich P.A., Malinin V.I. Solid propellant requirement analysis for jet motor powdered fuel supply systems. PNRPU Aerospace Engineering Bulletin. 2021. No. 66. P. 39-46. (In Russ.). doi: 10.15593/2224-9982/2021.66.04
  3. Mitrovich P.A., Malinin V.I. Design of the sustainer stage of a hybrid boron-powder ramjet engine. Aerokosmicheskaya Tekhnika, Vysokie Tekhnologii i Innovatsii. 2019. V. 2. P. 139-142. (In Russ.)
  4. Dotkin G.A., Zorin M.D., Malinin V.I. Possibility analysis of granular solid propellants various compositions application to scramjets. PNRPU Aerospace Engineering Bulletin. 2023. No. 74. P. 39-50. (In Russ.). doi: 10.15593/2224-9982/2023.74.04
  5. Yanovskii L.S., Raznoschikov V.V., Aver’kov I.S., Lempert D.B. Evaluation of effectiveness of solid fuels based on high enthalpy dispersants for rocket ramjet engines. Russian Journal of Applied Chemistry. 2019. V. 92, Iss. 3. P. 367-388. doi: 10.1134/S1070427219030078
  6. Nandagopal S., Mehilal M., Tapaswi M.A., Jawalkar S.N., Radhakrishnan K.K., Bhattacharya B. Effect of coating of ammonium perchlorate with fluorocarbon on ballistic and sensitivity properties of AP/Al/HTPB propellant. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2009. V. 34, Iss. 6. P. 526-531. doi: 10.1002/prep.200800032
  7. Pivkina A., Muravyev N., Monogarov K., Ostrovsky V., Fomenkov I., Milyokhin Y., Shishov N. Synergistic effect of ammonium perchlorate on HMX: From thermal analysis to combustion. In: «Chemical Rocket Propulsion». Cham: Springer, 2017. P. 365-381. doi: 10.1007/978-3-319-27748-6_15
  8. Trakhtenberg S.I., Sirotkin L.B., Stryapunina T.A., Khimenko L.L., Oshchepkova I.F., Bakhmutova V.M., Zuev K.V. Sposob modifikatsii oktogena [Method of octogene modification]. Patent RF, no. 2451650, 2012. (Publ. 27.05.2012, bull. no. 15)
  9. Yagodnikov D.A. Vosplamenenie i gorenie poroshkoobraznykh metallov [Ignition and combustion of powdered metals]. Moscow: Bauman Moscow State Technical University Publ., 2009. 432 p.
  10. Malinin V.I., Kolomin E.I., Antipin I.S. Ignition and combustion of aluminum-air suspensions in a reactor for high-temperature synthesis of alumina powder. Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2002. V. 38, Iss. 5. P. 525-534. doi: 10.1023/A:1020330316134
  11. Kryukov A.Yu. Adaptatsiya vnutrikamernykh protsessov i elementov konstruktsii energoustanovok na poroshkovom goryuchem k tekhnologiyam polucheniya ul'tra- i nanodispersnykh materialov [Adaptation of intra-chamber processes and design elements of powder fuel power plants to the technologies of production of ultra- and nano-dispersed materials: monograph]. Perm: Perm National Research Polytechnic University Publ., 2012. 236 p.
  12. Kazantsev M.Yu., Petrenko V.I., Malinin V.I. Reguliruemaya podacha poroshka metalla v kameru vosplameneniya. Sbornik Tezisov Dokladov Vserossiyskoy Nauchno-Tekhnicheskoy konferentsii «Aerokosmicheskaya Tekhnika i Vysokie Tekhnologii» (April, 10-12, 2002, Perm). Perm: Perm State Technical University Publ., 2002. P. 125. (In Russ.)
  13. Konstruktsiya i proektirovanie kombinirovannykh raketnykh dvigateley na tverdom toplive: uchebnik [Construction and design of hybrid solid-fuel rocket engines / ed. by V.A. Sorokin]. Moscow: Bauman MSTU Publ., 2012. 303 p.
  14. Ostrovskiy G.M. Pnevmaticheskiy transport sypuchikh materialov v khimicheskoy promyshlennosti [Pneumatic transport of bulk materials in chemical industry]. Leningrad: Khimiya Publ., 1984. 104 p.
  15. Obrosov A.A., Malinin V.I., Zemerev E.S. Issledovanie istecheniya poroshka alyuminiya iz struynoy forsunki ustanovki sinteza nanooksida. Materialy Mezhdunarodnoy Nauchno-prakticheskoy Konferentsii «Fundamental'naya Nauka i Tekhnologii – Perspektivnye Razrabotki» (22-23, May, 2013, Moscow). V. 2. Moscow: Nauchno-Izdatel'skiy Tsentr «Akademicheskiy» Publ., 2013. P. 117-122. (In Russ.)

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © VESTNIK of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering, 2025

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–Compartilhalgual 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».