Modeling of intra-ballistic processes in solid rocket motors for charges with non-removable forming rig
The use of unextractable forming tool (UFT) can significantly reduce the cost of producing expensive removable rig, shortens the solid rocket motor manufacturing cycle and increases production safety. It is proposed to use porous plates made of titanium powders using additive technologies and impregnated with a fast-burning composition based on aluminum borides as UFTs. The paper provides an assessment of the development of the intra-ballistic process in a solid rocket motor with a channel-slot grain, the slot region of which is occupied by UFT. For the assessment, a mathematical model was used that takes into account the initial localization of the ignition point of the UFT-grain, the gradual burnout of the UFT-grain, the gradual ignition of the motor grain as the working surface becomes exposed, as well as the different thermophysical nature of the combustion products of the UFT composition and the main grain. The dependence of the pressure in the combustion chamber, the thrust and the operating time, which significantly depend on the dynamics of the development of the burning surface of the grain, are determined by the combustion rate of the UFT material.
Keywords
mathematical modeling,
intra-chamber processes,
non-removable forming rig,
solid propellant rocket motorAuthors
| Bondarchuk Sergey S. | Tomsk State University | |
| Zhukov Alexander S. | Tomsk State University | Zhuk_77@mail.ru |
| Ziatdinov Mansur Kh. | Tomsk State University | ziatdinovm@mail.ru |
| Dubkova Yana A. | Tomsk State University | kimberlyo.ohi@gmail.com |
| Minkov Leonid L. | Tomsk State University | lminkov@ftf.tsu.ru |
| Krainov Aleksey Yu. | Tomsk State University | akrainov@ftf.tsu.ru |
Всего: 6
References
Кирюшкин А.Е., Миньков Л.Л. Параллельная реализация решения сопряженной задачи определения внутрибаллистических характеристик двигателей на твердом топливе // Компьютерные исследования и моделирование. 2021. Т. 13, № 1. С. 47-65.
Кирюшкин А.Е., Миньков Л.Л. Моделирование внутрикамерных процессов в ракетном двигателе на твердом топливе с учетом движения поверхности горения // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 71. С. 90105.
Милёхин Ю.М., Медведев Г.Г., Воропаева И.Г. Численный метод решения пространственного уравнения поверхности горения конденсированных систем // Химическая физика и мезоскопия. 2006. Т. 8, № 2. С. 209-219.
Милехин Ю.М., Медведев Г.Г., Воропаева И.Г. Тензорное представление скорости горения конденсированных систем. Вывод и анализ пространственного уравнения поверхности горения // Химическая физика и мезоскопия. 2006. Т. 8, № 1. С. 5-20.
Bondarchuk S.S., Vorozhtsov A. V., Kozlov E.A., Feshchenko Y. V. Analysis of Multidimensional and Two-Phase Flows in Solid Rocket Motors // Journal of Propulsion and Power. 1995. V. 11 (4). P. 593-599.
Бондарчук С.С., Борисов Б.В., Жуков А.С. Уравнения расчета параметров выхода РДТТ на стационарный режим для многокомпонентной смеси продуктов сгорания // Известия вузов. Физика. 2012. Т. 55, № 9-3. С. 24-26.
Архипов В.А., Бондарчук С.С., Бондарчук И.С., Золоторёв Н.Н., Козлов Е.А., Орлова М.П. Математическое моделирование утилизации головного обтекателя ракеты-носителя после его отработки // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. № 84. С. 52-67.
Соломонов Ю.С., Липанов А.М., Алиев А.В., Дорофеев А.А. Твердотопливные регулируемые двигательные установки. М.: Машиностроение, 2011.
Tan B., Dou J., Wen Y., Duan B., Mo H., Wei Z., Zhang J., Pan Y., Ding X., Liu N. 3D Printing for Explosives and Propellants Applications // Additive Manufacturing Frontiers. 2024. V. 3 (3). Art. 200151. P. 1-17.
Kirby L., Lawrence A., Udaykumar H.S., Sippel T., Song X. Pressure-assisted binder jet addi tive manufacturing of solid propellants // Additive Manufacturing. 2023. V. 77. Art. 103808. P. 1-15.
Chen J., Meng D., Deng J., Zhang P. Synthesis of unsaturated polyurethane oligomer and its application in the 3D printing of composite solid propellants // Materials & Design. 2024. V. 238. Art. 112675. P. 1-11.
Жуков И.А., Промахов В.В., Зиатдинов М.Х., Жуков А.С., Дубкова Я.А. Разработка по рошковых композиций ВЭМ с высокой скоростью горения // Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение: тез. XII Междунар. конф. HEMs-2016,. 7-9 сентября 2016, Томск, Россия. Томск: Том. гос. ун-т, 2016. С. 140-141.
Жуков И.А., Зиатдинов М.Х., Ворожцов А.Б., Жуков А.С., Ворожцов С.А., Промахов В.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез боридов AL и TI // Известия вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 8. С. 177-178.
