ساخت موتور ساده و كارآمد موشك با مدل سازی كامپیوتری

ببه گزارش كمیاب آنلاین محققان با استفاده از مدل سازی های كامپیوتری یك موتور انفجاری دوار آزمایشگاهی توسعه داده اند كه در آن می توانند پارامترهای مختلفی مانند اندازه شكاف بین سیلندرها را كنترل كنند.

به گزارش كمیاب آنلاین به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، مهندسان دانشگاه واشنگتن در حال كار بر روی نوع جدیدی از موتور موشك هستند كه وعده ساخت موتورهای سبكتر، كارآمدتر و ساده تر را نسبت به موشك های رایج سوخت مایع كنونی می دهد.

یكی از بزرگترین موانع عملی كردن این موتور معروف به "موتور انفجاری چرخشی(RDE)، ایجاد مدلهای ریاضی است كه بتواند چگونگی طراحی بسیار غیرقابل پیشبینی موتور موشك را توصیف كند تا پایدارتر شود.

موتور "RDE" یك موتور موشك است كه شبیه به موتورهای "تپ جت" است كه موشك كروز بدنام آلمانی معروف به "V1" در جنگ جهانی دوم از آن بهره می برد. این موشك از یك محفظه احتراق ساده با لوله اگزوز در پایان و میله های ارتجاعی نصب شده در قسمت جلویی استفاده می كرد. در حین كار، هوا از راه شكافها وارد می شود، با سوخت مخلوط و بعد از آن منفجر می شود و نیرو تولید می كند.

"تپ جت"(Pulsejet) نوعی موتور جت هوادمشی است كه در آن هوا به صورت متناوب و ضربان گونه وارد محفظه احتراق می شود و بعد از درآمیختن با سوخت مشتعل می شود.

اكنون "RDE" این ایده را یك قدم جلوتر برده است.

"جیمز كوخ"، دانشجوی دكترای رشته هوانوردی و فضانوردی در دانشگاه واشنگتن می گوید: یك موتور انفجاری چرخشی روش دیگری را برای چگونگی احتراق در پیش می گیرد. این موتور از سیلندرهای متحدالمركز ساخته شده است. سوخت در شكاف بین سیلندرها جریان می یابد و بعد از احتراق، انتشار سریع گرما موج شوك را بوجود می آورد و یك ضربه قوی از گاز با فشار و درجه حرارت قابل توجهی كه سرعت بیشتری نسبت به سرعت صوت دارد، موشك را به حركت در می آورد.

وی اضافه كرد: این روند احتراق به معنای واقعی كلمه یك انفجار است. این انفجار، فشار و درجه حرارت بالایی را بوجود می آورد كه سبب حركت سریع موشك می شود.

به عبارت ساده، آنچه اتفاق می افتد، این است كه وقتی موج شوك برقرار شد، بدون احتیاج به سیستم های پشتیبانی پیچیده ای كه موتورهای موشك های معمولی برای كنترل چگونگی مخلوط كردن و سوخت پیشرانه ها نیاز دارند، عمل می كند. این بدان مفهوم است كه RDE از نظر مكانیكی می تواند بسیار ساده تر باشد.

نكته جالب این است كه انفجارهایی كه موج شوك را می سازند و حفظ می كنند، بسیار پیچیده و غیرقابل پیشبینی هستند. بدین منظور برای درك بهتر آنچه در جریان است، محققان یك RDE آزمایشی ساختند تا نحوه عملكرد آن و نقش پارامترهای مختلف را در یكسری آزمایشات كه توسط یك دوربین پرسرعت با سرعت ۲۴۰ هزار فریم بر ثانیه ضبط می كند، بررسی نمایند.

داده های این بررسی به محققان كمك می نماید تا یك مدل ریاضی را برای تعیین اینكه آیا موتور از نظر پیكربندی پایدار می باشد، ایجاد كنند. با این وجود هنوز راه زیادی تا ساخت یك موتور RDE بهبود یافته و كامل مانده است.

"كوخ" می گوید: هدف ما این است كه اطمینان حاصل نماییم كه خروجی مدل، مشابه نتایج آزمایشی ما است. من فیزیك غالب و نحوه تعامل آنها را شناسایی كرده ام. حالا می توانم با این نمونه اولیه، ساخت موتور را به خوبی پیش ببرم.

این مطالعه در مجله Physical Review E انتشار یافته است.





منبع: كمیاب آنلاین

آخرین مطالب مرتبط