ستون اگزوز یک موشک در خلاء چگونه به نظر میرسه

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3209

سپاس: 5491

جنسیت:

تماس:

ستون اگزوز یک موشک در خلاء چگونه به نظر میرسه

پست توسط rohamavation »

من باید یک انیمیشن از یک موتور موشک در خلاء ببینم . به نظر نمی رسه که اکثر دانشجویان اگزوز موتور موشک را شبیه آن تصور کنند. این مانند یک مه سریع و کمی نورانیه. در اینجا چند نمونه از آنچه که من دوست دارم به نظر برسه آوردم
تصویر
کسی میدونه چطوری میشه اینکارو کرد؟ من چند آموزش در مورد اگزوز موتور موشک اتمسفر دیدم و خیلی به من کمک نکرد، من دانشجوی مهندسی هوافضا هستم .با گزینه Cylinder Projection یک استوانه ایجاد کنین به صورت افقی تقسیم کنید، تغییر شکل دهید، باز کنید:
به آن ماده ای بدهید که ترکیبی بین انتشار و شفافیت است، که روی Y کشیده میشه (از آنجایی که از خروجی UV مختصات بافت استفاده می کنه)، یک گرادیان شفاف روی Z ایجاد کنین همچنین محیط اطراف را با کمک یک تارتر کنید. ورودی > وزن لایه:
تصویر
می تونید استوانه دومی را داخل استوانه اول قرار بدین تا گاز بیشتری ایجاد کند، ذرات کمی منتشر کند
متاسفم، اما من کاملاً موفق نشدم. من موفق شدم مخروطی ایجاد کنم که در بالا نورانی باشد و در پایین نباشه، اما انتقال بین درخشندگی و عدم درخشندگی بسیار تیزه راه راه های تیره طولی را هم کاملا درست نکردم. من همچنین جعبه های مکان X، Y و Z را در گره نگاشت سبز ندارم (می دانم که این یک مشکل واقعا احمقانه است، اما نمی توانم بفهمم چه چیزی باعث آن شده است). و بعد وقتی انیمیشن را شروع می کنم، حرکت نمی کنه. به هر حال چیزی که خلق کردم واقعا عالی به نظر می رسه. –تصویر
تصویر
ستون اگزوز یک موشک در خلاء چگونه به نظر می رسد؟
عکس‌های زیادی از آزمایش‌ها و پرتاب‌های موشک در جو وجود دارد، و در آن‌ها ستون اگزوز به سمت یک شعله نازک طولانیه
آیا این برای زمانی که موتورهای موشک در خلاء کار می کنند درسته حدس من اینه که آنها بیشتر به شکل لامپ یا مشابه هستن زیرا گازها به سرعت در خلاء منبسط میشن
متأسفم، هیچ دود اگزوز لامپ شکل وجود نداره، حداقل در خلاء واقعی. اما ممکنه در ارتفاعات بالا که مراحل اولیه به آن می رسنن چیزی شبیه به یک لامپ رشته ای را مشاهده کنی، تا ارتفاع حدود 135 کیلومتر (ارتفاع دقیق به وسیله پرتاب و مشخصات صعود آن بستگی داره) بالاتر از سطح دریا جایی که هنوز مقداری وجود داره. اگرچه فشار اتمسفر ضعیف است، اما مرحله اول در جدایی است که هنوز حدود سه برابر کمتر از ارتفاع مداری ایستگاه فضایی بین‌المللیه و / یا به دلیل هندسه موتورهای متعدد. SpaceX Falcon 9 مرحله اول ممکنه به خصوص برای چنین هندسه اگزوز خوب باشه زیرا نه موتور آن در طرح هشت تایی با یک موتور مرکزی و هشت موتور در یک دایره در اطراف آن باقی مونده
اما حق با منه سرعت انبساط ستون اگزوز و همراه با آن هندسه آن در اتمسفر و خلاء تفاوت اساسی داره در واقع حتی در جو نیز با افزایش ارتفاع در مرحله اول صعود و افت فشار اتمسفر، این هندسه تغییر میکنه
در طی صعود اولیه در اتمسفر با چگالی بالا، دود خروجی اگزوز که از نازل موتور موشک خارج می شود در فشار کمتری نسبت به فشار اتمسفر اطراف خود قرار داره و آن را به یک جت بلند و باریک فشرده میکنه همچنین به دلیل سرعت و دمای بالای خروجی اگزوز به شدت با اتمسفر اطراف تعامل می‌کنه و یک لایه مرزی اگزوز را تشکیل میده که در آن هوای اطراف را یونیزه می‌کنه. این گرداب‌های ستونی را تشکیل میده که ممکنه بسته به نسبت نازل دیسک‌های شوک را تشکیل بدن که در آن لایه‌های ستون فشار افزایش یافته یکدیگر را قطع می‌کنن و ترکیبی از فشار و چگالی بیشتر و پایین‌تر به آن ظاهر متمایز میده. اما در ابتدا، ستون منسجم و در پایین دست آن باقی میمونه، این امر همچنین منجر به ایجاد کانتریل یا دنباله بخار میشه، زیرا هوای یونیزه شده به دلیل شوک صوتی (سرعت خروجی مافوق صوت) و اختلاف دما باعث جذب رطوبت بیشتر اتمسفر می‌شود که تبخیر یا حتی جدا می‌شود. تماس با محصولات اگزوز با دمای بالا موشک هایی که محصول اصلی اگزوز موتور آنها آب هستش (مانند وسیله پرتاب شاتل فضایی STS که از هیدروژن و اکسیژن مایع برودتی یا به اختصار LH2/LOX استفاده می کنه) البته بخار بسیار بیشتری تولید میکنند. بخار اونقدر زیاده که ابرهای شب تاب گاهی حتی چند روز پس از پرتاب STS تشکیل میشن.
کمی بعد، با افزایش سرعت و ارتفاع خودرو، فشار اتمسفر شروع به کاهش میکنه و ستون اگزوز موتورهای مرحله اول شروع به گسترش می کنه. در یک نقطه خاص، فشار اتمسفر دقیقاً برابر با فشار اگزوزه و ستون اگزوز دقیقاً به اندازه عرض نازل موتور موشکه. این به اصطلاح ارتفاع بهینه یا جاییه که موتورهای مرحله اول به بالاترین ضریب رانش میرسن. همانطور که موشک بالاتر میره ، فشار محیط همچنان کاهش می یابه، با فشار اگزوز مطابقت نمی کند و ستون اگزوز شروع به بزرگ شدن در نسبت نازل می کنه
ستون انبساط بیش از حد،انبساط ایده آل و انبساط کم در نازل در طول پرواز.
بنابراین میزان انبساط ستون بستگی به اختلاف فشار بین محصولات اگزوز و محیط آنها داره. اما در خلاء، جایی که فشار اتمسفر وجود نداره یا تقریباً وجود نداره مانند خلاء نزدیک در ارتفاعات LEO (مدار پایین زمین) که چگالی هوا آنقدر پایین است که حتی دیگر مانند گاز ایده آل رفتار نمی کند، چیزی در محیط وجود ندارد. دود اگزوز را بیشتر محدود کنید. خیلی سریعتر منبسط می شود و چگالی خود را بدون هیچ گونه افکتی از دست می دهد و لایه مرزی نیز تشکیل نمیشه .تصویر
تصویر

ارسال پست