Silniki rakietowe – KNN MELprop
Silniki rakietowe

Silnik rakietowy na paliwo ciekłe

 

Sekcja silników rakietowych koła MELProp rozpoczęła swoją działalność w 2015 roku wraz z projektem silnika rakietowego na paliwo ciekłe. Jest on jednym z pierwszych tego typu silników w Polsce i ma zastosowanie czysto badawcze – dzięki niewielkim rozmiarom i modułowej konstrukcji może być niewielkim nakładem kosztów przystsowany do badania różnych konfiguracji materiałów pędnych, komór spalania oraz dysz.

 

Pierwszym krokiem w procesie projektowania było poczynienie wstępnych założeń projektowych takich jak:

-zasilanie silnika mieszanką podtlenku azotu i nafty lotniczej

-wykorzystanie grafitowych dysz, co pozwala na łatwą modyfikację ich kształtu i rozmiaru

-chłodzenie silnika obiegiem wodnym

Nasępnie wykonano szereg podstawowych obliczeń i analiz (m.in. przy użyciu oprogramwoania NASA CEA),  które pozowliły ustalić parametry pracy silnika oraz jego wymiary:

 

ciąg 150 N
impuls właściwy 230 s
ciśnienie w komorze spalania 20 atm
stosunek paliwa i utleniacza (O/F) 7.5:1
średnica komory spalania 43 mm
długość komory spalania 200 mm
wydatek czynnika chłodzącego 1 kg/s

Na ich podstawie wykonano model 3D silnika oraz przeprowadzono symulacje spalania, przepływu ciepła w układzie chłodzenia oraz naprężeń konstrukcji. Analizy te zostały wykonane w ramach prac przejściowych członków koła.

 

  • model silnika

 

Na chwilę obecną projekt jest w fazie końcowej-wykonane/zamówione zostały wszystkie elementy silnika i w najbliższym czasie przeprowadzone zostaną pierwsze jego testy.

                                                                                                                                                    Hybrydowy silnik rakietowy

 

Kolejnym krokiem w działalności sekcji rakietowej było zaprojektowanie silnika, który mógłby zostać przystosowany do lotu. Wybór padł na silnik hybrydowy, łączący w sobie zalety silników na paliwo ciekłe i stałe:

 

-wysoki impuls właściwy

-bezpieczeństwo użytkowania

-prosta konstrukcja

-brak konieczności chłodzenia (izolację zapewnia samo paliwo)

 

Silnik wykorzystuje mieszankę N2O (utleniacz) i PCV (paliwo) spalanych w aluminiowej komorze spalania. Aby wyeliminować konieczność chłodzenia (które w silniku hybrydowym jest niemożliwe) zastosowana zostanie izolacja komory spalania oraz grafitowa dysza (odporna na wysokie temperatury). Do tej pory przeprowadzono wszystkie konieczne prace projektowe-od wykonania analizy numerycznej pracy silnika, przez analizy wytrzymałościowe jego konstrukcji po rysunki techniczne.

 

  • model silnika

 

Podstawowe parametry silnika:

 

ciąg 1125 N
impuls właściwy 206 s
ciśnienie w komorze spalania 23 atm
stosunek paliwa i utleniacza (O/F) 4:1
czas pracy 10 s
długość silnika 700 mm
średnica silnika 75 mm

 

W najbliższej przyszłości koło MELProp starać się będzie o dofinansowanie projektu ze środków Małej Puli Na Projekty Naukowe.