Design, manufacturing, cold and hot-fire test of a liquid subscale engine with single swirl double base injector

Document Type : Research Article

Authors

Abstract

The ongoing developmental studies on the application of subscale liquid rocket engines as small thruster and laboratory tester are briefly reviewed. Then a detailed design & manufacturing process of a laboratory liquid subscale engine with single swirl double base injector of 300 N thrust for this reaserch is presented. For the preparation of pressurized water, fuel and oxide, a test facility has been prepared. Results of water analogy tests are presented. Initial firings using the real fuel and oxide were not successful. Low fuel flow, low mixing area of the fuel and oxide, and contamination in the TR-1 were considered to be the reasons. Overcoming to these problems resulted in successful firing of the subscale engine. obtained results were adapted to design expected results.

Keywords


[1] ولی زاده، اسماعیل؛ منتظری، محمد جواد؛ اشکوری، محمدرضا؛دادخواه، مجتبی،” سناریوی بهینه سازی پارامترهای انرژی زایی و جرمی محفظه یک موتور سوخت مایع خاص و تست گرم آن ‘‘،هشتمین کنفرانس سالانه انجمن هوافضای ایران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، بهمن 1387 .
[2] مهرابی، علی؛ امّی، فتح الله؛ موحّدنژاد، احسان،” طراحی میکروموتور سوخت مایع تک انژکتور برای آزمایشگاه تست گرم پاشش انژکتور دوپایه گریز از مرکز ‘‘، اولین همایش تخصصی سامانه های ماهواره بر، تهران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی, دانشکده مهندسی هوافضا ، 21 و 22 آبانماه 1390 .
[3] امّی، فتح الله،” اصول طراحی موتور و پیشرانش فضایی ‘‘، تهران، انتشارات بعثت، 1388 .
[4] کارگر، امیر،”مدل چیدمان بهینه انژکتورها در صفحه انژکتور با استفاده از نتایج تست سرد پاشش ‘‘، )پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا(،تهران، دانشگاه تربیت مدرس، 1385 .
[5] امّی، فتح الله؛ بورکالسوف، سوخوف،” تحقیق پیرامون مشخصات انتشار صفحه انژکتور م کیروموتورهای سوخت مایع ‘‘،ژورنال علمی پژوهشی دانشگاه صنعتی مسکو، ۱۹۹۶.
[6] موسوی، سید عباس،” طراحی انژکتور دوپایه مایع- مایع ‘‘،)پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا(،تهران، دانشگاه تربیت مدرس. 1378 .
[7] منتظری، محمدجواد؛ ولی زاده، اسماعیل،” ارائه روشی نوین برای طراحی محفظه احتراق موتور سوخت مایع و آزمایش تجربی آن ‘‘، دومین کنفرانس احتراق ایران، دانشگاه آزاد اسلامی مشهد، بهمن ماه 1386 .
[8] مهرابی، علی،” طراحی و ساخت میکروموتور با تک انژکتور دوپایه و بررسی مدل احتراق در آن ‘‘، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا، تهران، دانشگاه تربیت مدرس. 1390 .
[9] Krishnan, S., Ahn Sang-Hee., Lee Choong-Won.,‘‘Design and Development of a Hydrogen-Peroxide
Rocket-Engine Facility’’, Jurnal Mekanikal, No. 30,pp. 24 – 36, June 2010.
[10] Ellerbrock, H., Ziegenhagen, S.; “Liquid rocket test facility engineering challenges”, Acta Astronautica,
Vol. 59, pp. 1123–1134, 2006.
[11] Burick, R. J., “Space Storable Propellant Performance Program Coaxial Injector Characterization”, NASACR-
120936, 1972.
[12] Micci, M. M., Thomas, J.-L. and Glogowski, M.,“Shear Coaxial Injector Spray Combustion Expriments
”, 32nd JANNAF Combustion Meeting, Huntsville,Alabama, October 23-27, 1995.
[13] Immich, H., Mayer, W., “Cryogenic Liquid Rocket Engine Technology Developments within the German
National Tecnology Program”, paper AIAA-97-2822,33rd Joint Propulsion Conference. Seattle,WA,1997.
[14] Leroy J. Krzycki., ‘‘ How to design build and test small liquid fuel rocket engine’’, China Lake, California, Second Edition ,1971.
[15] Zinner, W., Haeseller, D., M¨ading, C., Rubinskji,V., Gorochov, V., Hrisanfov, S., and Nikulin, G.,
“Development of Advanced Technologies for Future Cryogenic Thrust Chamber Applications”, AIAA Paper 1997-3312 , 1997.
[16] Ommi, F., Movahednejad, E., Kargar, A., “Experimental Investigation of Characteristics of a Double-Base Swirl Injector in a Liquid Rocket Propellant Engine ”, Leonardo Journal of Sciences ISSN 1583-0233 , pp. 92-111, January-June 2009.