تحلیل حساسیت ارتعاشات پوگو به پارامترهای فیزیکی و عملکردی در موتورهای سوخت مایع

یکی از مسائل بسیار مهم در پرتاب موش کهای سوخت مایع، پایداری آنها پس از پرتاب است. در طول پرتاب ممکن است برخی نوسانات، مانع پایداری مناسب سازه، کاهش تراست و یا حتی شکست در فعالیت موشک شوند که ارتعاشات پوگو (Pogo) از جمله ی آنهاست. این پدیده ازهم زمانی ارتعاش طولی میان سازه و سامان هی پیشرانش ایجاد م یگردد. در حقیقت، به هنگام نوسان طولی موشک یا فضاپیما، فشار داخل مخزن سوخت یا اکسید کننده بدلیل انعطاف پذیری، نوسان و جابجایی مرزهای آن تغییر نموده و دچار نوسان خواهد گشت. سنسور، این نوسان فشاری را به رگولاتور منتقل کرده و رگولاتور نیز جهت تأمین فشار مورد نیاز، یک جریان نوسانی فشار (مثلاً با گاز فشرده) وارد خط می نماید که این امر موجب ایجاد نوسانات مجدد بر روی قسمت خالی مخزن یا تولید نیروی محوری نوسانی در توربوپمپ خواهد شد. چنان چه نوسانات مذکور با ارتعاشات سازه ای تشدید گردد، پدید هی بسیار مخرب پوگو رخ خواهد داد. از این رو بررسی، تحلیل و حذف پوگو از مهمترین اهداف طراحی موشک ها می باشد. هدف این تحقیق، تحلیل پوگو و تعیین میزان حساسیت آن به پارامترهای پرتاب با روش نایکوئیست است. از این رو، مدل سازی بر پایه ی المان بندی سیستم مورد نظر به همراه معادلات و روابط حاکم بر آن ارائه می گردند. نتایج مدل سازی برای سیستم پیشران و توربوپمپ یک موشک سوخت مایع با کدنویسی MATLAB مورد ارزیابی قرار گرفتند؛ این نتایج نشان دهنده حساسیت بالاتر موشک به پارامترهای عملکردی توربوپمپ (مانند ضریب بهره ی پمپ های سوخت و اکسید) نسبت به پارامترهای هندسی و طراحی در آن (مانند ضریب فنریت مؤلفه های پیشران) می باشند. به علاوه، نتایج حاکی از آن است که دقت و بازدهی روش از حیث زمان انجام محاسبات در روش انتخاب شده بسیار مناسب می باشد.

Keywords:

موتور سوخت مایع , پدیده پوگو , تحلیل پایداری , شبیه سازی عددی , دیاگرام نایکوئیست