Die berekening van die stukrag van ’n vuurpylmotor
Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie/South African Journal of Science and Technology
| Field | Value | |
| Title | Die berekening van die stukrag van ’n vuurpylmotor The calculation of the thrust of a rocket motor | |
| Creator | Knoetze, J. H. | |
| Description | Tradisioneel word die stukrag van 'n vuurpylmotor bereken deur eers die stukragkoëffisiënt te bereken en dit te vermenigvuldig met die produk van die keelarea en die druk. Die stukragkoëffisiënt word bereken met 'n standaardvergelyking wat aan die gasdinamika ontleen is. Die onderliggende aanname wat gemaak word, is dat die vloeier 'n ideale gas is wat nie reageer nie en dat die vloei deur die mondstuk isentropies verloop. Die stukragkoëffisiënt is ’n funksie van die verhouding van spesifieke warmtes, y, die areaverhouding van die mondstuk en die motor - en omgewingsdrukke. Standaardmetodes bestaan om die verliese as gevolg van nie-ideale vloeitoestande te bereken. Moderne saamgestelde dryfmiddels se verbrandingsprodukte bevat egter ’n beduidende hoeveelheid gekondenseerde spesies (hoofsaaklik A1₂O₃), terwyl die samestelling voortdurend verander soos wat die produkte deur die mondstuk beweeg. Gevolglik ontstaan onsekerheid oor watter waarde van y gebruik moet word en hoe die gekondenseerde spesies gehanteer moet word. Die aanname van ideale, niereagerende vloei deur die mondstuk kan egter uitgeskakel word deur die proses slegs as isentropies te beskou en die stukragte bereken op grond van die samestelling en termodinamiese toestand van die verbrandingsprodukte in die motor en in die uitlaatvlak van die mondstuk. Die meeste termochemierekenaarprogramme wat in die vuurpylbedryf gebruik word, is in staat om hierdie tipe berekening te doen. Dit is dus moontlik om die resultate van ’n standaardtermochemieprogram direk te gebruik in 'n alternatiewe metode om stukrag te bereken. Hiervoor is slegs die massavloeitempo deur die mondstuk (wat ’n funksie is van die druk, keelarea en effektiewe karakteristieke snelheid) nodig wat dan saam met die resultate van die termochemieprogram gebruik word om stukrag te bereken. Dieselfde verliesberekeningsprosedure wat vir die stukragkoëffisiënt metode gebruik word, kan ook hier gebruik word. Die voordele van die alternatiewe metode van stukragberekening word geillustreer aan die hand van ’n vergelyking tussen die resultate van die twee metodes met ’n praktiese stukragkurwe. Traditionally the thrust of a rocket motor is calculated by first calculating the thrust coefficient and then multiplying it by the product of the throat area and pressure. The thrust coefficient is calculated using a standard gas dynamics equation. This equation assumes that the combustion products are a single component, non-reacting ideal gas and that the flow through the nozzle is isentropic. The thrust coefficient is a function of the ratio of specific heats, y, the area ratio of the nozzle and the motor and ambient pressures. Standard methods exist for calculating the tosses due to deviations from the assumed flow. The combustion products of modern composite propellants contain a significant portion of condensed species (primarily A1₂O₃), while the composition of the combustion products changes continuously as the products move throught the nozzle. Some uncertainty therefore exists with regard to which value of y to use and how to handle the condensed species. The assumption o f an ideat, non-reacting gas can be el iminated hy as.mming the process to he isentropic and to calculate the thrust hy using the thermodynamic state and composition of the combustion products in the motor and nozzle exit. This can be achieved by using any of the standard thermochemistry programs available in the rocket industry. It is thus possible to use the results of a standard thermochemistry program directly in an alternative method for calculating thrust. Using this method only the mass flow rate (which is a function of pressure, throat area and effective caracteristic velocity) and the results from the thermochemistry program are needed to calculate the thrust. The advantages of the alternative method are illustrated by comparing the results of the two methods with a measured thrust curve. | |
| Publisher | AOSIS | |
| Date | 1993-07-09 | |
| Identifier | 10.4102/satnt.v12i3.565 | |
| Source | Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie; Vol 12, No 3 (1993); 67-71 Suid-Afrikaanse Tydskrif vir Natuurwetenskap en Tegnologie; Vol 12, No 3 (1993); 67-71 2222-4173 0254-3486 | |
| Language | eng | |
| Relation |
The following web links (URLs) may trigger a file download or direct you to an alternative webpage to gain access to a publication file format of the published article:
https://journals.satnt.aosis.co.za/index.php/satnt/article/view/565/1010
|
|
ADVERTISEMENT
