2
دانشجوی دکتری، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران
3
کارشناسی ارشد،پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران
چکیده
هدف این مقاله طراحی و ساخت یک رانشگر جت مقاومتی بر اساس پیشران بوتان با قابلیت انجام آزمون در شرایط اتمسفری است. بخشهای مهم طراحی برای این سیستم عبارت‌اند از طراحی هیتر و نازل. هیتر مورداستفاده به‌صورت انتقال حرارت مستقیم طراحی شده و طراحی نازل نیز بر اساس روابط ترمودینامیکی حاکم بر نازل همگرا- واگرا و مناسب فشار خروجی اتمسفر انجام شده است. همچنین برای بررسی جریان سیال پیشرانه در نازل از شبیهسازی CFD استفاده شده است. در ادامه رانشگر جت مقاومتی بر اساس طراحی انجام‌گرفته ساخته شده و آزمونهای تجربی برای صحهسنجی آن انجام شده است. با بررسی پارامترهای عملکردی رانشگر جت مقاومتی از جمله نیروی رانش و ضربه ویژه حاصل از نتایج آزمونهای تجربی و روابط ترمودینامیکی، طراحی رانشگر صحهگذاری میشود. با درنظرگرفتن توان مبدل حرارتی 30 وات و همچنین بهینهترین شرایط موجود، بازده رانشگر برابر 21 درصد، نیروی رانش برابر 36 میلی نیوتن و ضربه ویژه برابر 9/35 ثانیه حاصل میشود.
Gibbon D., and Baker A.M., Development of 50 – 100 milliNewton level thrusters for low cost small spacecraft, 38th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit 7-10 July 2002, Indianapolis, Indiana, AIAA 2002-4150.
Gibbon D., and Baker A.M., The design, development and in-flight performance of a low power resistojet thruster, 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 20-23 July 2003, Huntsville, Alabama, AIAA 2003-4548.
Gibbon D., and Coxhill I.G., The design, development and in-flight operation of a water resistojet micropropulsion system, 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 11 - 14 July 2004, Fort Lauderdale, Florida, AIAA 2004-3798.
Coxhill I.G., and Gibbon D., A xenon resistojet propulsion system for microsatellites, 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit 10 - 13 July 2005, Tucson, Arizona, AIAA 2005-4260.
Smit P., Resistojet thruster design and development programme, 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit 9 - 12 July 2006, Sacramento, California, AIAA 2006-5210.
Cifali G., Gregucci S., Andreussi T., and Andrenucci M., Resistojet thrusters for auxiliary propulsion of full electric platforms, 35th International Electric Propulsion Conference Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia, USA October 8 – 12, 2017, IEPC-2017-371.
Romei F., Grubisic A.N., and Gibbon D., Manufacturing of a high-temperature resistojet heat exchanger by selective laser melting, 138 (2017) 356-368.
Robinson M., Grubisic A., Rempelos G., Romei F., Ogunlesi C., and Ahmed S., Endurance testing of the additively manufactured STAR resistojet, Materials and Design 180 (2019) 107907.
Kindracki J, Paszkiewicz P., and Mezyk L., Resistojet thruster with supercapacitor power source – design and experimental research, Aerospace Science and Technology 92 (2019) 847–857.
Nakagawa Y., Iwakawa A., Kameyama Sh., Kikuchi T., Yaginuma K., Asakawa J., and Koizum H., “On-orbit demonstration of the water resistojet propulsion system on commercial 6U-Sat SPHERE-1 EYE”, Small Satellite Conference, Utah State University, Logan, UT, 2023, SSC23-VI-02.
Romei F., Grubišić A., Lasagna D., and Gibbon D., Multiphysics model validation of resistojets with concentric tubular heat exchanger, 7th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS), 2017.
Morren W.E., and Stone , Development of a liquid-fed water resistojet, ,NASA Lewis Research Center, 1988
Sutton G.P., and Biblarz O., “Rocket propulsion elements”, Ninth Edition, John Wiley & Sons,
Najjar N.A., Dandotiya D., and Farooq N., “Comparative analysis of K-ε and Spalart-Allmaras turbulence models for compressible flow through a convergent-divergent nozzle”, The International Journal of Engineering and Science, Vol. 2, No. 8, pp: 08-17, 2013.
Spalart P.R. and Allmaras S.R., “A One Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows”, Recherche Aerospatiale, Vol. 1, pp: 5-21, 1994.
Pasandidefar M., and Mohammad A., “Investigation and modification of spalart-allmaras turbulence model and its application to flow over a NACA 0012 airfoil”, Journal of Fluid Mechanics and Aerodynamic, 5, No. 2, pp: 71-81, 2017.
Mankavi and Moghaddas M. H., “Analysis, Simulation, Development and Test of a Liquified gas thruster for a specific micro satellite”, M. Sc. Thesis, Malek- Ashtar University of Tehnology, Department of Aerospace Engineering, 2011 (In Persian).
Dehnad M., Farhid M., Akhbari S., and Esmaeili A., “Investigating the effect of geometrical parameters on the performance of a thrust measurement stand and optimizing its design using Genetic Algorithm”, Journal of Aerospace Mechanics, Vol. 19, No. 1, 2023 (In Persian).
فرهید, مرتضی, شاملی, محرم, اسماعیلی, آرزو, & پورتقی, عادل. (1402). طراحی، ساخت و آزمون یک رانشگر جت مقاومتی متناسب با شرایط اتمسفری. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 12(2), 143-154.
MLA
مرتضی فرهید; محرم شاملی; آرزو اسماعیلی; عادل پورتقی. "طراحی، ساخت و آزمون یک رانشگر جت مقاومتی متناسب با شرایط اتمسفری". مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 12, 2, 1402, 143-154.
HARVARD
فرهید, مرتضی, شاملی, محرم, اسماعیلی, آرزو, پورتقی, عادل. (1402). 'طراحی، ساخت و آزمون یک رانشگر جت مقاومتی متناسب با شرایط اتمسفری', مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 12(2), pp. 143-154.
VANCOUVER
فرهید, مرتضی, شاملی, محرم, اسماعیلی, آرزو, پورتقی, عادل. طراحی، ساخت و آزمون یک رانشگر جت مقاومتی متناسب با شرایط اتمسفری. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 1402; 12(2): 143-154.
)
