Performance analysis of rocket motors

Abstract

ÖZET ROKET MOTORU PERFORMANS ANALİZİ DÜLGER, Zafer Yüksek lisans tezi, Makina Müh. Bölümü Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Ahmet Ş. ÜÇER Ağustos 1988, 94 sayfa Roket motoru performans hesabı için geliştirilmiş olan NASA-LEWIS bilgisayar programı kullanılmaktadır. Bu programda kullanılan denklemler ideal ve sabit entropili akış için yazılmıştır. Kimyasal denge hali için performans değerleri, Gibbs serbest enerjisinin minimizasyonu metodu ile hesaplanmaktadır. Hem kimyasal denge halindeki hem de donmuş akış için performans değerleri hesaplanabilir. İdeal performans değerlerinin hesabından sonra, gerçek performans değerleri ideal performans değerlerinden kayıpları çıkarmak suretiyle bulunur. Kayıp faktörleri yarı ampirik bir metodla hesaplanmıştır. Üç türyakıtm performansı incelenmiştir. Bu yakıtlar HTPB ve PVC tabanlı karma yakitlar ve Oksijen -Hidrojen sistemidir. Yazılan bilgisayar programı değişik işletme koşullarında ve değişik yakıt oranlarında çalıştırılmış ve elde edilen sonuçlar ampirik formüller ve grafikler halinde sunulmuştur. Ampirik formüller performansın yakıt kompozisyonu ve genişleme oranıyla değişimini vermektedir. Anahtar sözcükler : İdeal ve gerçek özgül itme, kimyasal dengedeki akış, donmuş akış. -IV-

ABSTRACT PERFORMANCE ANALYSIS OF ROCKET MOTORS DÜLGER, Zafer M.S. in Mechanical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Ahmet Ş. Üçer August 1988, 94 pages NASA-LEWIS Rocket motor performance prediction code was used. The equations that are used in this code were derived for ideal systems and for isentropic flow. Minimization of Gibbs free energy method is used to obtain equilibrium parameters. Performance parameters for both equilibrium and frozen expansions are calculated. After obtaining ideal performance, actual performance is evaluated by subtracting losses from ideal specific impulse. Losses are calculated by using a semi-empirical method. The performance of three types of propellants, HTPB and PVC based composite propellants and Oxygen-Hydrogen system, are analysed. In this analysis, the results of the computer code at different operating conditions and at different proportions of reactants are presented by using empirical formulas and graphs. The empirical formulas give the variation of performance with composition of reactants and expansion ratio. Key words : Ideal and Actual Specific Impulse, Equilibrium and Frozen Flow. -Ill-