Promoter: |
|
prof. dr hab. inż. Piotr Wolański - Politechnika Warszawska |
|
Supporting Promoter: |
|
|
|
Reviewers: |
|
|
dr hab. inż. Bogdan Florczak, prof. IPO - Instytut Przemysłu Organicznego |
|
Dziedzina: |
|
Dyscyplina: |
|
Abstract:
Rozwój badań nad zastosowaniem spalania detonacyjnego w silnikach lotniczych otwiera szereg nowych możliwości, zarówno w sposobie projektowania silników, jak i możliwości uzyskaniu ich wyższych sprawności. Praca przedstawia wyniki badań eksperymentalnych detonacji gazowej w modelowych silnikach rakietowych przeprowadzonych w Laboratorium Napędów Lotniczych, Centrum Technologii Kosmicznych Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytucie Lotnictwa.
W pierwszym etapie sprawdzono eksperymentalnie prędkości detonacji w specjalnie do tego celu zaprojektowanej i zbudowanej rurze uderzeniowej, oraz opracowano metodę osłony termicznej czujników do pomiaru szybkozmiennych ciśnień występujących w procesie spalania detonacyjnego. W kolejnym etapie przeprowadzono szereg badań procesu wirującej detonacji w pierścieniowej komorze detonacyjnej na specjalnie wykonanym do tego celu stanowisku badawczym. Jego konstrukcja pozwalała na badania wielu wariantów geometrii detonacyjnej komory spalania, a także określenie wpływu składu mieszanin palnych. Opracowano ponadto autorski program umożliwiający prowadzenie analizy przebiegu szybkozmiennego ciśnienia w detonacyjnej komorze spalania.
Wykonano eksperymenty umożliwiające ocenę wpływu poszczególnych parametrów geometrycznych detonacyjnej komory spalania silnika rakietowego, składu i wydatku mieszaniny palnej na osiągi silnika i liczbę fal detonacyjnych. Przeprowadzono również analizę wpływu powyższych parametrów na stabilność tego procesu.
Dla wybranych, optymalnych parametrów pracy modelowego silnika rakietowego, wykonano analizę wpływu rozmiaru i geometrii komory detonacyjnej na kierunek propagacji fal w procesie wirującej detonacji. Sprawdzono kilka koncepcji kontrolowania wirowania detonacji w jednym, z góry określonym kierunku. Stwierdzono, że najlepszym rozwiązaniem pozwalającym na 100% kontrolę kierunku wirowania fal detonacyjnych w pierścieniowej komorze spalania jest zastosowanie mimośrodowej komory z określonym miejscem inicjacji procesu.
Przeprowadzono również analizę wpływu parametrów geometrycznych, oraz składu mieszaniny metanowo-tlenowej na wartość impulsu właściwego osiąganego w badanym modelowym silniku rakietowym z detonacyjną komorą spalania. Uzyskane podczas realizacji pracy wyniki umożliwiają opracowanie wytycznych do projektowania silników rakietowych wykorzystujących wirującą detonację. Praca otwiera więc możliwości rozwoju tego rodzaju napędów do praktycznych zastosowań