Bir yanma odası , belirli kimyasal maddeler arasında yanmanın kasıtlı olarak başlatıldığı, basınç ve sıcaklıktaki ani değişikliklere dayanabilen bir mahfazadır . Bu muhafaza, yanma sonucu ortaya çıkan gazlardan, bir iş veya bir kuvvetin tahliye edilmeden önce elde edilmesi için tasarlanmıştır .
Astronotik alanındaki bir yanma odası, iticiler arasında yanmanın meydana geldiği bir roket motorunun muhafazasıdır . Katı yakıtlı bir motorda , bölme itici yakıtın kendisinden oluşur. İngilizce karşılık gelen terim yanma odasıdır .
Yanma odası aşağıdaki işlevleri yerine getirmelidir:
Aşağıdaki iki alt kümeden oluşur:
Enjeksiyon levhası, her enjektördeki delikleri içerir. Bu deliklerin düzeni, hazne gövdesinde yanmanın etkinliğini sağlamak için çok önemlidir. Aslında, bu verimlilik itici spreyin dağılımıyla yakından bağlantılıdır (kütle, karıştırma oranı, damlaların boyutu); bu nedenle, enjeksiyonun tekdüzeliğini, haznedeki itici gazların en eksiksiz buharlaşmasını sağlamak ve hazne duvarlarına itici gaz damlalarının etkilerinden kaçınmak gerekir (bu, bu duvarların aşınmasına veya çok hızlı ve kontrolsüz kimyasal reaksiyonlar).
EnjektörlerÜç ana tip enjektör vardır. Bunlardan en iyi bilineni, enjeksiyon çeşitleri hakkında bazı resimlere sahip olduğumuz sıralı enjeksiyonlardır. Enjektörler, hazne içerisindeki her iticinin buharlaşmasını sağlar ve karışmasına izin verir. Her birinin avantajları ve dezavantajları olan farklı türler vardır:
ikilinin aksine iyi bir karışım sağlar ve üretimi kolaydır; ancak tasarım kusurlarına karşı çok hassastır ve duvarlara zarar verebilecek karışım gradyanları oluşturur. Ek olarak, hipergolik iticiler ile jetin yapısını korumak zordur. Bu, depolanabilir iticiler için en sık kullanılan enjektör türüdür (örneğin LEM çıkış motorunda ). Enjektörlerin tipik açısı 60 ° 'dir; üçlüden farklı olarak öncekine kıyasla eksenel bir karışım elde edilir; eş eksenli düşük basınç düşüşü ile çok iyi bir karışım elde edilir. İç tüp sarmal olduğunda, verimlilik daha da artar. Bununla birlikte, bu enjektörlerin işlenmesi zordur; duş başlığı uygulaması çok kolaydır, ancak iyi karıştırmaya izin vermez.Enjektörlerin başka çeşitleri de vardır. Bazıları, itici gazların karıştırılmasını ve buharlaşmasını sağlamak için akışta bulunan enerjiyi diğerlerinden daha fazla kullanabilir. Öte yandan bu, yanmanın stabilitesine ve duvarlarla uyumluluğa zarar verecek şekilde yapılır. Bu nedenle, enjektörün verimliliği ile enjeksiyon plakasının modelinin seçimi arasında bir uzlaşma bulunmalıdır. Son olarak, onları dört kategoriye ayırabiliriz:
enjektörler farklı etki (çarpmanın aksine ) atomizasyon ve karıştırma, oksidan ve indirgeyici jetlerinin doğrudan etkisi ile gerçekleştirilir. Karıştırma, enerji tüketen bir momentum değişimiyle mekaniktir. Bu nedenle her şey, çarpma noktasına yakın çevrede yapılır. Sonuç olarak, yanma enjektörlere çok yakın bir yerde gerçekleşir ve bu elemanlar üzerinde ve onları terk eden akışlar üzerinde önemli ısı akışları üretir, bu da (özellikle hipergolik iticiler için) akışın tahrip olmasına neden olur; enjektörler benzer etki ( çarpma gibi ) Püskürtme uçlarının atomizasyonu, önceki ile aynı şekilde, yani doğrudan darbe ile, ancak bu sefer aynı yapıdaki iki püskürtme jeti arasında yapılır (iki indirgeyici madde jeti birbirini etkiler ve aralarında iki oksitleyici püskürtüsü). Bu şekilde elde edilen iki sprey daha sonra aşağı yönde karıştırılır. Bu yöntem, özellikle büyük LOX / RP-1 enjektörler için kullanılan (özellikle de F-1 den Satürn V ); enjektörler etkisi ( çarpmasız ) koaksiyel ve duş başlığı bu kategoriye girer. Bir gaz iticisini sıvı bir itici gazla karıştırmak için kullanılır, karışım iki jetin sürtünmesi ile yapılır. Duş başlığı başlangıçtan itibaren V2'de ve ardından Kuzey Amerika X-15 motorlarından birinde kullanıldı . Halen, hazne duvarlarının film ile soğutulmasını ( film soğutması ) sağlamak için enjeksiyon plakalarının çevresinde hala kullanılmaktadır ; hibrit enjektörler Bu kategori iğne enjektörünü ve sıçrama plakasını içerir . Yanma kararlılığıYanma dengesizlikleri, yanma süreci ile farklı akışkanların dinamikleri arasındaki bir bağlantıdan kaynaklanır. Bu bağlantı, esasen enjektörler tarafından belirlenir. Bu dengesizlikler çoğunlukla iticinin davranışı üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir ve bu nedenle ortadan kaldırılması gerekir.
Farklı türde kararsızlıklar mevcuttur:
Yakıt ve enjeksiyon sisteminde ayarlamalar yapılarak tıkanma , vızıltı ve hibrit dengesizlikleri ortadan kaldırılır. Yanma odasına eleman eklenerek akustik dengesizlikler giderilir.
Yanma odasının gövdesi, motora bağlı olarak birkaç on ila birkaç yüz bar arasında değişen son derece yüksek sıcaklıklara (birkaç bin santigrat derece) ve basınçlara dayanmalıdır. Büyük motorlar için, hiçbir alaşım çalışma süresince bu sıcaklıklara dayanamaz. Genelde uygulanan çözelti, itici gaz (genellikle, yakıt (duvar bir dolaşan oluşur sıvı hidrojen , RP-1 / kerosen , vb dönüştürerek ısıyı emer)) mekanik enerjiye enjekte edilmeden önce duvar. yanma odası. Bu konvektif soğutma sisteminin rejeneratif olduğu söyleniyor . Diğer uluslar tarafından taklit edilen Amerikan motor üreticileri (Sovyetler Birliği / Rusya hariç), yanma odasının duvarlarını, birbirine kaynaklanmış ve odanın dış hatlarını takip eden yüzlerce dikey boruyu (soğutma kanalları) yan yana koyarak üretiyorlar. memenin boynundan ve memenin tamamını veya bir kısmını oluşturur. Sovyet / Rus motor üreticileri, üretimi daha kolay olan iç bölmeli çift duvarlı sistemi tercih ediyor. Roket motoru güç sistemi genleştirme çevrimi türden olduğunda, itici ısıtılmasıyla elde edilen mekanik enerji döndürmek için kullanılan türbin arasında turbopump yakıtı. Yanma odası içine enjekte edilmeden önce itici maddeleri basınç.
Enjeksiyon sistemi, oksidan ve indirgeyici ajanın hazneye girmesini sağlar. İki tip enjeksiyon tek noktalı veya çok noktalı enjeksiyonlardır, üç alt grup ise eşzamanlı, gruplanmış veya sıralı enjeksiyonlardır.
Sıralı enjeksiyon çok noktalı sıralı enjeksiyon sisteminde, enjeksiyon sırası ateşleme sırasına göre belirlenir. Enjeksiyon genellikle giriş valfinin açılması sırasında veya kısa bir süre önce gerçekleştirilir . Bu prosedür, her bir silindire eşit bir benzin dağıtımı sağlar. Eşzamanlı enjeksiyon eşzamanlı enjeksiyonlu çok noktalı sistemlerde mikrobilgisayar, giriş valfinin konumundan veya motor çalışma döngüsünün aşamasından bağımsız olarak tüm enjektörleri aynı anda açar. Atomize yakıt "tutulur" kalıntıları emme valfi açıldığında yanma odası içine emilir kadar. Enjektörlerin açılması, karışımın zenginleşmesini şartlar gerektirdiğinde her iki motor devri için veya her devirde bir kez kontrol edilebilir.İmalatçılar tarafından benimsenen stratejiler değişebilir ve örneğin pil voltajı çok düşükse veya mikro bilgisayar bir anormallik algılarsa enjeksiyon aynı anda gerçekleştirilebilir. Diğer durumlarda enjeksiyon, yakıt gereksinimi arttığında aynı anda gerçekleştirilir.