Darbeli detonasyon motoru (DDM) ile farklı konfigürasyonlarda detonasyon dalgası oluşturma

Abstract

Darbeli patlatma, mevcut motor sistemlerinden daha verimli itki üretmek için yakıtın patlatılmasını içeren bir tahrik teknolojisidir. Teorik araştırma ve deneyler ile, tekno-lojisinin mekanik basitliği, termodinamik verimliliği sayesinde mevcut motor tiple-rinden daha verimli olduğu gösterilmiştir. Darbeli Detonasyon Motoru(DDM), yak-laşık olarak Mach 2.3'e kadar hızlarda karşılaştırılabilir. Ramjet motorlarından daha yüksek bir özgül itme ürettiğinden, çok aşamalı bir tahrik sisteminin parçası olarak kullanım için uygundur. DDM, bir ramjet veya scramjet motor için statik itme sağla-yabilir veya turbofan sistemleriyle birlikte çalışabilir. Bu nedenle, havacılık, uzay ve askeri endüstrilerin birçok sektöründe potansiyel uygulamalarda görülmektedir. Bu-nunla birlikte, DDM'nin pratik kullanımını görebilmesi için üstesinden gelinmesi gereken mühendislik zorlukları vardır. Patlama sürecini başlatmak, sürdürmek ve sürekli kılmak için mevcut yöntemlerin iyileştirilmesi gerekiyor. Bu amaçla, birçok kurum ve kuruluş bu gelişimi sağlamak için farklı süreçler geliştirdi. Farklı yakıt, tasarım, püskürtme, türbülans yöntemleri, patlama bölgesindeki boyutlar ve sıcaklık-lar gibi parametrelerle detonasyon dalgasını sürekli ve sabit kılmak üzerine çalışıyor-lar. Aynı şekilde buradaki araştırma ekibi de bu değişen tasarım kombinasyonlarını bizzat yerinde deneyerek aynı çalıştaya katkı yapmayı hedefliyor. Detonasyon dalga-sını üretmek ve stabil kılmak için en uygun tasarımı ve parametreleri bulmak için gereken deneysel çalışmaları yapıldı. Sonuç olarak, çoğu test vakasında arka çekir-dek-gövde basıncı bilinmiyordu. Basınç ölçümünün belirsizliğine teorik olarak kavi-tasyon ve keskin kenar yaklaşımı ile yaklaşılsa da enerji kaybı ve farklı hızlarda ve sıcaklıklarda hazne dolumu gibi değişkenler nedeniyle farklı belirsizliklerle basınç ölçümüne neden olabilirdi. Enjektörlerde oluşan basınç ve enerji kayıpları ve enjek-tördeki yakıtın homojenliği tam olarak bilinmemektedir. Normal tasarım koşulları, 350 -500 mm boru boyları, 200 mm yay uzunluğu, 10, 20,25 mm yay adımları, 2, 2,5 yay tel kalınlıkları, farklı aralık tasarımları ve farklı aralık mesafelerine sahip dik-dörtgen 4 veya 5 engel, 2- 5 mm^2 dikdörtgen geçiş alanları, 0-200 °C sıcaklık fark-ları, farklı püskürtme stilleri ve ince delikli ve araç enjektörleri gibi farklı enjektör tasarımları, hidrojen ve kerosen gibi farklı yakıt kullanımı, farklı basınç sensörü ko-numlandırma, 0,5-3 stokiyometrik oranlarda, 1 - 12 bar basınçlı yakıt ve oksitleyici, 0 - 5 sn tutuşma süreleri arasında farklı kombinasyonlar üretilerek testler yapılmıştır. Patlama dalgası oluşumu 350 mm uzunluğunda, 10 mm çapında, 1/3 parçada 2 mm et kalınlığında, 10 mm hatve yayı geometrik koşullarında, oda sıcaklığında, stokiyo-metrik oran 1.1, 5 g/s hidrojen ve 40 g/s'de en güçlüdür. s Akış hızlarında ateşlenerek oksijen gazı elde edilmiştir. Güçlü patlama dalgaları olarak değerlendirilen sonuçlar-da 14 bar basınç ve 3266 m/s hız elde edilmiştir.