موتورهای انفجار ضربه‌ای و بررسی مباحث مهم در طراحی بهینه

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا دانشگاه علوم و تحقیقات

چکیده

بیش از چند دهه است که پژوهش‌های قابل توجهی دربارة موتورهای انفجار ضربه‌ای[i]، باهدف جایگزینی سیستم‌های پیشرانش موجود در هواپیما با سیستم‌هایی با قابلیت ایجاد سرعت در باز‌ه‌های فرو‌صوت تا فرا‌صوت، انجام شده است. موتورهای انفجار ضربه‌ای نوعی از سیستم‌های پیشرانش‌اند که در آنها از امواج انفجاری برای سوختن اکسیدکننده و مادة سوختنی استفاده می‌شود. بیش از هفتاد سال است که این دسته از موتورها به‌عنوان سیستم پیشرانش مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما تاکنون توجه چندانی به تولید قدرت الکتریکی با به‌کارگیری امواج انفجاری نشده است. در ایران نیز فعالیت چشم‌گیری دربارة طراحی و ساخت موتورهای انفجار ضربه‌ای گزارش نشده است. هدف این مقاله، معرفی موتورهای انفجار ضربه‌ای، نحوة عملکرد و مزایای آن و همچنین بررسی مباحث مهم در طراحی بهینة این دسته از موتورهاست. همچنین مباحثی چون بررسی فرایند انتقال امواج احتراقی به امواج انفجاری، معرفی و ارزیابی عملکرد ابزارهای رایج گذار از احتراق به انفجار و مزایای استفاده از این ابزارها در موتورهای انفجاری ضربه‌ای نیز مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.



[i]. Pulse Detonation Engine (PDE)

کلیدواژه‌ها


[1] Wikipedia, online encyclopedia, https://www.wikipedia.org (accessed November 20, 2014)

[2] Belini, R., “Ideal Cycle Analysis of a Regenerative Pulse Detonation Engine for Power Production”, PHD Thesis, Texas, 2010.

[3] Kuo, K. K., Principles of combustion, New York: Wiley, 1986.

[4] Fickett, W., W. C. Davis, Detonation: Theory and Experiment, New York: Dover Publications, 1979.

[5] Nettleton, M.A. Gaseous detonations: Their Nature, Effects and Control, New York: Chapman and Hall, 1987.

[6] Berthelot, M., P. “Vieille. On the velocity of propagation of explosive processes in gases.” C. R. Hebd. Sceances Acad. Sci., vol. 93, no. 2, 1881, pp. 18-21.

[7] Berthelot, M., P. Vieille. “On explosive waves.” C. R. Hebd. Sceances Acad. Sci., vol. 94, no. 2, pp. 149–152,882, 1882.

[8] Mallard, E., H.L. Chatelier. “Sur la vitesse de propagation de l’inflammationdans les m´elangesgazeuxexplosifs.” ComptesRendusAcad´emie des Sciences. vol. 93, 1881, pp. 145-148.

[9] Mallard, E., H.L. Chatelier. “Recherches de paulvieille `a la connaissance des d´etonations et des ondes de choc.’ in Annales des Mines, ser. 8th, vol. 4, 1883, pp. 274–568, 10 Plates/VIIIXVII.

[10] Roy, G.D., S.M. Frolov, A.A. Borisov, D.W. Netzer. “Pulse detonationpropulsion: challenges, current status, and future perspective.” Progress in Energyand Combustion Science, vol. 30, 2004, pp. 545-672.

[11] Chapman, D.L. “On the rate of explosion in gases.” Philos. Magazine, vol. 47, 1899, pp. 90–104.

[12] Rankine, W.J.M. “On the thermodynamic theory of finite longitudinal disturbance.” Philos. Trans. R. Soc. London, vol. 160, 1870, pp. 277-288.

[13] Hugoniot, H. “Propagation des mouvementsdans les corps et sp´ecialmentdans lesgaz parfaits (propagations of movements in bodies and especially in ideal gases).” J. Del’Ecole Polytechn., vol. 57, 1887, pp. 1–97.

[14] Zeldovich, J.B., K teorirasprostraneniadetonazi v gasoobrasnikhsystemakh (On the theory of the propagation of detonation in gaseous systems), ZhurnalExperimentalnoi i TeoritiskeskoiFiziki, vol. 10, pp. 543–568, 1940, English translation: NACA TM 1261, 1960.

[15] Zeldovich, J.B., Teoriagorenia i detonaziigasov (Theory of combustion and detonation of gases), Academy of Sciences, 1944, English translation: TR GDAM, Ag-T-45, Air Material Command.

[16] von Neumann, J. Progress report on the theory of detonation wave, O.S.R.D. Rept., vol. 549, 1942.

[17] D¨oring, W. “Uber dendetonationsvorgang in gasen (On thedetonation process in gases),” Annalender Physik, 5e Folge, vol. 43, 1943, pp. 421-436.

[18] Panicker, P.K. “The Development and Testing of Pulsed Detonation Engine Ground Demonstrators”, PhD. Thesis, The University of Texas at Arlington, 2008.

[19] Wintenberger, E., J.E. Shepherd. Detonation Waves and Pulse Detonation Engines, California Inistitute of Technology, Pasadena, CA91125, 2004.

[20] Kuo, K.K., Principles of Combustion, 2nd Ed., John Wiley and Sons, Inc., 2005.

[21] Aerodynamics Research Center, university of Texas Arlington, Website.

[22] Hekiri, H., Parametric Cycle Analysis for Pulse Detonation Engines. University of Texas at Arlington, 2005.

[23] ظهیری، فؤاد، مجید سروش. "ترکیب موتور انفجار ضربه‌ای با موتور توربوفن در هواپیماها برای افزایش نیروی پیشران." دانشگاه تربیت مدرس.

[24] Panicker, P.K., K.Lu. Frank, R.D. Wilson, “Practical Methods for Reducing the Deflagration-to-Detonation Transition Length for Pulse Detonation Engines.” University of Texas Arlington, 2009.

[25] Kaneshige, M., J.E. Shepherd, “Detonation Database. Technical Report FM97-8.” GALCIT, Jul. 1997, http://www.galcit.caltech.edu/detn_db/html (accessed May 2008)

[26] Panicker P.K., D.R. Wilson, F.K. Lu, “Operational Issues Affecting the Practical Implementation of Pulse Detonation Engines, AIAA-2006-7959,” 14th AIAA/AHI Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, Canberra, Australia, 6-9 Nov. 2006.