Keramická tryska rakety RK-3

Keramické trysky pro raketový motor RDK-3 byly zpočátku vyrobeny pomocí jednoduché technologie vyvinuté pro motor předchozího projektu. Tato technologie umožňuje určité variace velikosti podél délky trysky a podél délky kritického úseku. To nemá zásadní vliv na chod motorů a pro jednoduché lety je to vcelku přijatelné. Když však vyvstane touha studovat charakteristiky trysek a motorů, je jasné, že je nutné dosáhnout poměrně přesné reprodukovatelnosti specifikovaných rozměrů, tvaru a homogenity materiálu při výrobě trysek, aby takové studie měly smysl. Právě za tímto účelem byla technologie modernizována. Mírně se změnil i tvar trysky, viz obr. 1. /07.01.2009 Kozlov I./

Materiál

Právě výběr materiálu se stal hlavním motivem modernizace technologie. Materiálem je přirozeně keramika, ale jaká? Průzkum trhu ukázal, že pro fandy je k dispozici široká škála možností. Jen se mi podařilo získat několik druhů hlíny. Vyvstala otázka, který z dostupných jílů je pro naše raketové účely nejvhodnější. Výsledky některých jednoduchých studií, které částečně poskytují odpověď na tuto otázku, jsou uvedeny v článku „Studie keramických kompozic pro raketové trysky“.

Závěs

Obecný princip z hlediska vybavení se nezměnil. Všechny díly však byly pečlivě opracovány z hliníkových slitin, což umožnilo dosáhnout velmi slušné kvality povrchu hotového dílu. Jako matrice je použit kužel tvořící difuzorovou (výstupní) část trysky a kritický úsek. Konfuzní část slouží jako průbojník. Tryska je vytvořena v trubce vyříznuté z pumpy na kolo o délce 100 mm a průměru 22 mm. Matrice a razník by se měly v trubce snadno pohybovat, ale mezera by neměla přesáhnout 0,2 mm. Jako lis se používá svorka. To je všechno vybavení.
Délka lisovací tyče, která tvoří kritický úsek, a hloubka protiotvoru v razníku se volí tak, aby při spojení těchto částí vznikla konstantní délka kritického úseku trysky.

Технология

Je důležité jasně pochopit, že specifika řemeslných podmínek a samotný výchozí materiál – hlína neumožňují vytvoření technologie s přesnou opakovatelností výsledků. Pokud však chceme mít určitou představu o vlastnostech vyráběných trysek, musíme celý výrobní proces co nejvíce standardizovat.

Nejprve je třeba smíchat složení, hlínu, určité konzistence. K tomu nasypte prášek do misky, po troškách přidávejte vodu a důkladně promíchejte. Voda by se měla přidávat velmi opatrně, nejlépe pomocí nějaké injekční stříkačky, jako je klystýr, dokud se směs nepřestane rozpadat na kousky a nezíská vzhled husté plastelíny.

Na 4 trysky potřebujete přibližně 60-80 g suché hlíny.

Nyní formace. Lehce nastříkejte části formy přípravkem WD-40. Vezmeme hrudku promíchané hlíny s mírným přebytkem a vytvoříme z ní zdání válce o průměru blízkém požadovanému. Tento válec napíchneme na matricovou tyč. Pevně ​​ji zmáčkneme rukou a zatlačíme dovnitř, dokud se nezastaví. Znovu pevně přitlačte hlínu kolem kužele tvořícího difuzér a vložte ji do trubice, dokud spodní okraj matrice a okraj trubice nebudou zarovnány. To je důležité pro další kontrolu délky trysky. Z opačné strany zasuneme do trubičky průbojník a nasadíme na matricovou tyč. Razník zatlačíme až na doraz a konstrukci upneme do svěrky.
Poklepáním na trubku nějakou tyčí, například rukojetí šroubováku, svorku dobře utáhneme.

Zde je nutná malá odbočka. Před vytvořením trysky musíte provést tento postup sestavení formy bez hlíny. V místě okraje trubky na straně průbojníku je nutné na průbojníku udělat zářez a tím označit jeho polohu pro danou délku trysky.
Vzhledem k tomu, že jsme hlínu brali s rezervou, poloha zářezu se nebude shodovat s okrajem trubky. Změřením polohy zářezu vzhledem k okraji trubky získáme délku přebytečné části. Při znalosti této délky vytáhneme průbojník a vytvořenou trysku vytlačíme z trubky tak, aby vyčnívala za okraj přesně o tuto hodnotu. A přebytečnou hlínu odřízneme nožem. Nyní lisování zopakujeme a sledujeme polohu zářezu. Obvykle se po odstranění přebytku poloha zářezu shoduje s okrajem trubky. Tato metoda umožňuje udržovat délku trysky a délku kritického úseku s velmi slušnou přesností, v oblasti 0,3 mm.

Tryska je vytvořena. Opatrně, abychom nepoškodili kritiku a difuzor, vyjmeme matrici. Zkontrolujeme, zda tryska nemá vady. Pokud je vše v pořádku, hotovou trysku také opatrně vytlačíme děrovačkou.
Po vyražení požadovaného počtu trysek je dáme na 2-3 dny do stínu, aby zaschly.
/07.01.2009 Kozlov I./

PS
Jako nespecialista těžko mohu posoudit, jak dokonalá je výše uvedená technologie. Ale pomocí této metody bylo vyrobeno několik desítek trysek, 6-10 kusů od každého materiálu. Výsledky týkající se stability geometrie a některých charakteristik výchozích materiálů se ukázaly jako vcelku přijatelné pro provedení srovnávací analýzy. ***

Tryska raketového motoru je typ náporové trysky (obvykle zúžená a rozšířená tryska) používaná v raketovém motoru. Používá se k expanzi a urychlení plynu produkovaného spalováním ve spalovací komoře k dosažení ultra vysoké rychlosti zvuku.

Vlastnosti raketové trysky

1. Účinnost – Raketová tryska se používá ke generování vysoké rychlosti a ovládání rakety ve vesmíru. Je to jedna z nejúčinnějších metod pro přenos velkých zátěží do vesmírného prostředí.
2. Odolnost vůči vysokým teplotám – Raketová tryska pracuje v prostředí s vysokou teplotou, což vyžaduje použití materiálů s vysokou teplotou, které vydrží teploty až 3000 stupňů Celsia.
3. Odolná vůči korozi – Tryska rakety musí být odolná vůči korozi, protože bude v kontaktu s různými součástmi systému.

<img src=“https://special-materials.com/market/gotovye-izdeliya1/assets/images/gotovye-izdeliya-kvadratnaya.jpeg“ />Výhody raketové trysky

1. High Speed ​​​​- Raketová tryska umožňuje dosáhnout vysokých rychlostí ve vesmíru.
2. Přesné manévrování – Raketová tryska umožňuje ovládat pohyb rakety, což vám umožňuje provádět přesné manévry.
3. Aplikace v různých průmyslových odvětvích – Raketová tryska se používá nejen v kosmickém průmyslu, ale také v letectví, armádě a průmyslových aplikacích, kde jsou vyžadovány vysoké rychlosti a přesné manévrování.

Aplikace raketové trysky

Raketová tryska je široce používána ve vesmírném průmyslu k dosažení vysokých rychlostí a řízení pohybu rakety. Používá se také v letectví a armádě, kde je vyžadována přesnost a rychlost systému.

Tvar trysky: zvonovitý nebo kuželovitý. Ve vysoce expanzní kuželové trysce je surový vysokoteplotní plyn vytlačován otvorem (tryskou). Pokud je na trysku aplikován dostatečně vysoký tlak (vyšší než 2,5-3násobek omezujícího tlaku), vytvoří se tlumivka trysky a nadzvukový paprsek a většina tepelné energie se přemění na kinetickou energii, čímž se zvýší rychlost výfukových plynů. Na hladině moře není neobvyklé, že motor pracuje rychlostí desetinásobku rychlosti zvuku. Část tahu rakety pochází z tlakové nerovnováhy ve spalovací komoře, ale většina pochází z tlaku stlačujícího vnitřní stěnu výkonové trysky. Když výfukové plyny expandují (adiabaticky), tlak na vnitřní stěnu nutí raketu pohybovat se jedním směrem,

Když raketový motor běží, je ze spalovací komory vypuzován plyn o extrémně vysoké teplotě a tlaku, což vyžaduje, aby tryska ocasního kanálu regulovala směr plynu o vysoké teplotě a vysokém tlaku, aby raketa mohla dosáhnout ultra vysoké rychlosti požadavky na zvuk. Proto takové drsné prostředí vysoké teploty a vysokého tlaku klade vysoké nároky na materiál ocasní trysky, která musí mít nejen vynikající tepelnou odolnost, odolávat vysokým teplotám od 2000 °C do 3500 °C a má vynikající odolnost proti nárazu. , teplotní šok způsobený ultra-vysokorychlostním ohřevem horkých povrchů a teplotní gradient způsobený vysokou teplotou. Má dobrou tuhost, odolnost proti oxidaci a odolnost proti tepelné únavě.

Raketová tryska je obecně důležitým prvkem pro dosažení vysokých rychlostí a přesného řízení pohybu ve vesmíru a dalších aplikacích. Jeho vlastnosti, výhody a aplikace z něj dělají jeden z nejdůležitějších prvků v různých průmyslových odvětvích.

Obecné konstrukční požadavky na obložení raketové pohonné komory

Prostředí inženýrských aplikací

• Studený test: nízkoteplotní kapalný vodík -253 ℃
• Tepelný test: teplota spalování vodíku a kyslíku až do 3315℃
• Tlak: 34,5 MPa ve spalovací komoře, 48,3 MPa v chladicí kapalině
• Tloušťka stěny: 1 mm nebo méně
• Provozní teplota: 300-700 ℃

Termofyzikální vlastnost

• Vysoká tepelná vodivost, minimalizuje teplotní gradient
• Nízký koeficient tepelné roztažnosti, minimalizuje tepelné namáhání

Mechanické vlastnosti

• vysoká pevnost v tahu při zvýšené teplotě
• odolnost proti tečení při vysokých teplotách
• Dobrý výkon při nízké únavě (LCF).