|
آزمایشگاه سامانه های پیشرانش نوین، در سال 1397 در دانشکده فناوریهای نوین و مهندسی هوافضای دانشگاه شهید بهشتی راهاندازی شد. هدف اصلی این آزمایشگاه، انجام پژوهشهای عددی و تجربی در حوزه سامانه ای پیشرانش جدید میباشد. در حال حاضر فعالیتهای اصلی آزمایشگاه در دو حوزه اصلی زیر پیگیری میشود.
1. سامانه های پیشرانش الکترومغناطیسی-پلاسمایی:
به طور کلی سامانه های پیشرانش شیمیایی به دلیل محدودیت در افزایش دمای شعله محفظه احتراق، دارای گازهای خروجی با سرعت محدود میباشند. یکی از راهکارهای موجود برای افزایش سرعت گازهای خروجی، استفاده از سامانههای پیشرانش الکتریکی میباشد. ایدۀ اصلی در این نوع از رانشگرها عبارتست از:
"شتاب دادن گازهای یونیزه شده (پلاسما) برای تولید نیروی پیشران بوسیلۀ انرژی گرمایی الکتریکی و یا نیروهای حجمی الکترومغناطیسی".
در مکانیزم اول سعی بر آن است تا توان الکتریکی ورودی به رانشگر به صورت انرژی گرمایی به پیشرانه انتقال یابد. با توجه به قانون اهم، با بیشینه کردن مقدار جریان الکتریکی، توان الکتریکی صرف افزایش انتالپی پیشرانه (سیال عامل) میشود. سپس با انبساط پیشرانه در یک نازل، انتالپی سیال به انرژی جنبشی تبدیل می‌گردد. این مکانیزم باعث میشود که دمای متوسط محفظه نسبت به سامانههای پیشرانش شیمیایی بیشتر باشد. سامانههایی که از این مکانیزم شتابدهی استفاده می‌کنند، رانشگرهای الکتروگرمایی نامیده می‌شوند، که انواع رانشگرهای قوسی (آرکجت) ، مقاومتی و ریزموج-حرارتی را در بر می‌گیرند.
در مکانیزم دوم، گازهای یونیزه شده تحت میدان‌های الکترومغناطیسی توسط نیروهای کولُمب (نیروی الکترواستاتیکی) و لورنتز (نیروی مغناطیسی) شتاب می‌گیرند. مکانیزم شتابدهی بر اساس میدان الکترواستاتیکی در سامانههایی نظیر رانشگرهای یونی و اثر هال مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، مکانیزم شتابدهی بر مبنای میدان مغناطیسی نیز در سامانه های پیشرانش نظیر رانشگرهای پلاسمایی مغناطیسی (MPD) و رانشگرهای پالس پلاسمایی (PPT) به کار گرفته میشود.
در آزمایشگاه سامانههای پیشرانش نوین، تلاش میشود تا رانشگرهای فضایی و اتمسفری الکترومگنتوپلاسمایی در رژیمهای مختلف کاری اعم از پلاسمای سرد (مانند تخلیه پلاسمای کرونا، AC-DBD و DC-DBD) و پلاسمای گرم شامل رانشگرهای یونی، آرکجتها و تراسترهای مگنتوپلاسمادینامیکی طراحی، شبیهسازی و یا به صورت تجربی مطالعه شوند.
2. سامانههای پیشرانش شیمیایی:
در این حوزه عمدتاً به نسـلهای جدیدتر سامانههای پیشـرانش شیمیایی که در سالـیان اخیر مورد توجه قرار گرفتهاند، پرداخته میشود. بر این اساس، انواعی از موتورهای شیمیایی مدنظرند که در مقایسه با موتورهای کلاسیک سوخت مایع و جامد، عموماً از نقطه نظر سوخت یا پیشرانه، سیکل عملکرد، زیرسیستمها و... دارای بداعت و نوآوری هستند. در این راستا، متخصصین آزمایشگاه سامانههای پیشرانش نوین در دو حوزه عددی و تجربی به موضوع موتورهای هیبریدی ورود پیدا کردند. در حوزه عددی، طی پژوهشی فرآیند احتراق و بالستیک داخلی یک موتور هیبریدی شبیهسازی و مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش، شکل شعله و نحوه توزیع آن در داخل موتور به خوبی مدلسازی شد. بر مبنای پژوهش عددی انجام شده و با استفاده از نتایج حاصله که منجر به شناخت پدیدههای حاکم بر احتراق هیبریدی، الزامات طراحی و نقاط گلوگاهی شد، در ادامه یک نمونه آزمایشگاهی رانشگر موتور هیبریدی با پیشرانه اکسیژن-PMMA به همراه تست استند آن طراحی، ساخته و آزمایش شد. آزمایشگاه سامانههای پیشرانش نوین در تلاش است تا با مطالعه و بررسی بیشتر بر روی ترکیبات سوخت و اکسیدایزر و زیرسامانههای موتور همچون گرین سوخت، انژکتور و نازل، به مدلی از یک رانشگر موتور هیبریدی بهینه برای مأموریتهای فضایی دست یابد.
علاوه بر این، متخصصین آزمایشگاه تحقیقاتی را در زمینه اثر اعمال پلاسما بر روی ساختار، شکل و پایداری شعله شروع کردهاند که در آینده نزدیک دستاوردهای حاصله در این حوزه نوظهور منتشر خواهد شد.
|
