نوسانات فشار در موتور موشکهای سوخت جامد از چندین منبع سرچشمه می گیرد. یکی از این منابع وجود میدان جریان نوسانی است. وجود لایه های برشی آزاد در نقاط مختلف موتور سبب ایجاد گردابه و انتشار آن می شود. لبه انتهایی سوخت و لبه بفل در موتورهای چند تکه، نمونه هایی از چنین نقاطی اند. این گردابه ها از محل تولید خود حرکت کرده و به دیواره های میدان برخورد می کنند. در اثر این برخورد انرژی جنبشی موجود در آنها به فشار تبدیل و امواج اکوستیکی تشکیل می شوند. این امواج در میدان موتور منتشر شده و موجب نوسانات اکوستیکی می شوند. با تغییر تدریجی هندسه داخلی موتور به سبب سوخته شدن پیشرانه، فرکانس و دامنه نوسانات فشار تغییر می کند. در این مقاله اندرکنش بین میدان جریان و میدان اکوستیکی در یک موتور سوخت جامد به صورت عددی بررسی شده است. استفاده از تابع شار رو در یک شبکه بی سازمان برای حل معادله های جریان تراکم پذیر لزج نشان داده است که با تغییر تدریجی هندسه داخلی موتور در طی زمان، مشخصات نوسانات فشار به شدت تغییر می کند. در این مطالعه از شش هندسه متفاوت برای شبیه سازی هندسه داخلی موتور در زمانهای مختلف سوزش و آرایشهای مختلف گرین استفاده شده است. روش به کار برده شده شدت و فرکانس امواج فشاری را به خوبی پیش بینی کرده و نشان داده است که پرش فرکانس نوسانات فشار از هماهنگ دوم مد طولی به هماهنگ اول با تغییر هندسه داخلی موتور رخ می دهد.

هدایت تابعی روش مناسبی برای هدایت موشک های سوخت جامد و بدون خاموشی اجباری است. در این مقاله روش جدیدی بر مبنای هدایت تابعی برای موشکی با سوخت جامد، کنترل ائرودینامیکی و بدون خاموشی اجباری معرفی و با روش هدایت تابعی مقایسه شده است. در روش جدید، بعد از رسیدن موشک به شتاب حداکثر، زاویه بردار سرعت موشک به منظور جبران خطاهای فاز فعال به گونه ای اصلاح می شود که اصابت به هدف تضمین شود. بدین منظور قبل از پرتاب، اطلاعات مربوط به زمان، همراه با بردارهای موقعیت و سرعت های نامی در جدولی ذخیره می شوند. در این روش، به منظور محاسبه اختلاف مقادیر نامی و اغتشاشی، از مفاهیم جدیدی استفاده شده است که طبق آنها مقادیر ذخیره شده نامی به صورت اصلاح شده پس از شلیک مورد استفاده قرار می گیرند. روش هدایت با به کارگیری مشتقات جزئی مرتبه اول و دوم و پیاده سازی اشباع فرمان هدایت شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی در پرواز اغتشاشی با روش هدایت تابعی موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین صحه گذاری الگوریتم هدایتی در حضور انواع اغتشاشات پروازی انجام شده است. در نتیجه شبیه سازی و مقایسه خروجی های روش هدایت تابعی جدید با روش قدیمی، مزایای روش جدید نسبت به روش قدیمی تشریح شده است.

دراین مقاله اثرات سوزش فرسایشی سوخت جامد در موتور نمونه کوچک با استفاده از روش قطع سوزش بررسی شده است. موتور طراحی شده شامل سه عدد سوخت استوانه ای درون سوز- برون سوز در قسمت موتور با نسبت L/D برابر 5 و یک عدد سوخت استوانه ای درون سوز- دوسر سوز در محفظه تست است. سوزش فرسایشی برای سه فشارکاری و فلاکس جرمی که در پورت اتفاق می افتد بررسی می شود. در این تحقیق یک معادله؛ که اثرات فلاکس جرمی، نرخ سوزش، فشار محفظه احتراق و ابعاد موتور در آن لحاظ شده است، ارایه و پارامترهای معادله با نتایج آزمایشگاهی تست موتور نمونه کوچک تعیین می شود و در نتیجه یک معادله کاربردی در طراحی گرین به دست می آید. 

در این مقاله تحلیل تنش در موتور یک موشک بررسی می شود. موتور این موشک دارای یک پوسته ی فولادی است که در داخل آن سوخت جامدی با سطح مقطع ستاره هشت پرقرار گرفته است. پوسته ی فولادی رفتار الاستیک دارد اما سوخت جامد داخل آن با رفتار ماده ی ویسکوالاستیک خطی تقریب زده می شود که بسیار نزدیک به واقعیت است. حل این مساله تحلیلی به کمک روش المان محدود انجام گرفته است. از آنجا که با گذشت زمان، سوخت می سوزد صورت مساله تابع زمان است، از طرف دیگر رفتار مواد ویسکوالاستیک نیز تابع زمان است. بهمین دلیل در تحلیل این مساله، زمان نقش اساسی دارد. در اینجا، این مساله که مرز متحرک هم دارد از طریق روش گام به گام زمانی حل شده است. در هر گام زمانی با اصلاح ماتریس سفتی جسم بردار بار، تغییرات لازم به مساله داده شده و دوباره مساله حل می شود. این روش تا گام آخر پیش می رود تا مقدار و نحوه توزیع در هر نقطه از پوسته و و گرین سوخت جامد بدست آید. این تحلیل یک گام مهم در طراحی پوسته و گرین (Grain) سوخت جامد است و می توان با توجه به آن از کنترل ترک ها در سوخت و عملکرد صحیح موتور موشک اطمینان حاصل کرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مساله کهولت و پایدارسازی، یکی از مهم ترین و پیشرفته ترین زمینه های شیمی پلیمر است. سوخت های جامد نیز بعنوان موادی بر پایه بایندر پلیمری از این قاعده مستثنی نیستند. روشی که برای تعیین خواص سوخت در طی زمان کهولت تسریع یافته در اینجا توصیف می شود، اندازه گیری مشخصات مکانیکی دینامیکی نمونه است (DMA). هر چند بر اساس جستوجوهای انجام گرفته، گزارشهای بسیار محدودی به بررسی روش DMA به منظور استخراج خواص کهولت پرداخته اند، در داخل کشور این روش تاکنون مورد استفاده قرار نگرفته است. در این روش تغییرات در مدول الاستیک (E′) و دمپینگ (tan d) نمونه سوخت در طول زمان کهولت و نسبت به دما مطالعه می شوند. کهولت تسریع یافته در مقاله حاضر در دماهای محیط، 45، 60 و 70 درجه سانتیگراد و حداکثر به مدت 8000 ساعت انجام شد. روش DMA در مورد سوخت جامد مرکب بر پایه HTPB در حدود %12 کاهش در دمپینگ را بر اثر کهولت حرارتی آشکارسازی نمود. این داده ها در نهایت می توانند به منظورتعیین سرعت کهولت، طول عمر و مکانیسم تخریب سوخت در طول زمان انبارداری مورد استفاده قرار گیرند.

تغییرات شیمیایی و فیزیکی یک نوع سوخت جامد مرکب بر پایه پلی اتر یورتان در دو مرحله پخت و کهولت مطالعه شده است. سوخت ابتدا در 45 درجه سانتی گراد پخت و سپس تحت کهولت تسریع یافته (Accelerated ageing) در دماهای 25، 45، 60 و 70 درجه سانتی گراد قرار گرفت. تغییرات سل (قسمتی از بایندر که در شبکه پلیمر شرکت نکرده و در حلال حل می گردد) و ژل (قسمتی از بایندر که شبکه ای شده است و در حلال حل نمی شود) با استخراج چند مرحله ای، جرم مولکولی توسط GPC، تجزیه کمی ایزوسیانات با FTIR و خواص مکانیکی توسط آزمون کشش یک بعدی در فواصل زمانی معینی مورد بررسی قرار گرفت. روند پلیمریزاسیون و تعیین زمان پخت کامل سوخت توسط هر چهار روش مطالعه گردید و مشاهده شد که در مرحله پخت بعدی (Postcuring) نمودار زمان پایان واکنش پلیمریزاسیون نسبت به معکوس دما (1/T) برای آنها خطی بوده و مطابقت مطلوبی با یکدیگر دارند. در مرحله کهولت با گذشت زمان، درصد ژل سوخت کاهش، جرم مولکولی سل افزایش و تنش در نقطه ماکزیمم (σ m) افت می کند و واکنش غالب در کهولت شکست زنجیر (Chain scission) می باشد. با استفاده از روابط فیزیکوشیمیایی یک معادله برای کهولت سوخت به صورت σ m=k Ln t+a ارایه شد که k ثابت سرعت تخریب سوخت می باشد.برای دماهای مختلف Ln k نسبت به 1/T رسم گردید و مشاهده شد که رابطه آرنیوس در این مورد صادق می باشد. انرژی فعال سازی تخریب با استفاده از رابطه آرنیوس برابر 29.2 kJ/mol به دست آمد. طول عمر سوخت با استفاده از رابطه زمان - دمای مشتق شده از رابطه آرنیوس و بر اساس %50 افت خواص برابر 37.7 سال محاسبه شد.

در این مقاله کهولت پیشرانه ی جامد مرکب بر پایه ی HTPB با استفاده از روش وان هوف، مطالعه شده است. فاکتور F معادله وان هوف با آنالیز مکانیکی دینامیکی (DMA) برای نمونه ی پیشرانه ی مرجع، محاسبه گردید که برابر 5/2 بود. سپس با استفاده از معادله ی وان هوف بدست آمده، شرایط برنامه ی کهولت تسریع یافته تعیین شد. نمونه پیشرانه مرجع مطابق با برنامه ی کهولت تسریع یافته در بازه ی دمایی بین ° C25 تا ° C80 با زمان تنظیم شده ی معادل با بار حرارتی 2 سال در دمای ° C25 قرار گرفت. تغییرات خواص مکانیکی دینامیکی شامل مدول ذخیره و فاکتور اتلاف یا دمپینگ با زمان و دما به منظور شناسایی رفتار کهولت پیشرانه ی جامد مرکب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که مقادیر مدول ذخیره با افزایش زمان کهولت، افزایش می یابد در حالی که مقادیر فاکتور اتلاف با گذشت زمان کاهش می یابد.