Dynamic Simulation of Propellant Utilization System in Propellant Tanks of a Liquid Propellant Engine

Naderi Tabrizi, M.; Jalali Chimeh, S. A. R.; Karimi, H.

Dynamic Simulation of Propellant Utilization System in Propellant Tanks of a Liquid Propellant Engine

Authors

M. Naderi Tabrizi

S. A. R. Jalali Chimeh

H. Karimi

Abstract

In this article the Propellant Utilization system (PU) has been simulated. The objective of this system is to adjust the consumption ratio of the propellants in order to ensure the minimum propellant residuals at engine’s shutdown phase. Using the PU system, the orbital or range and also the payload capabilities of missiles or launch vehicles will be enhanced. In this article, after studying and simulation of the PU system, the necessity of using such system is compared with a missile without the PU system. At the end of this paper it is proven that using PU system on a desired missile has enhanced its range up to 7 percent and has also reduced the propellant residuals up to 25 percent.

Keywords

Propellant Utilization System

open cycled liquid propellant

Simulation

nonlinear dynamic modeling

Article Title Persian

شبیه‌سازی دینامیکی سامانة تخلیة همزمان سیال در مخازن یک موتور پیشران مایع

Authors Persian

مهیار نادری‌تبریزی

سید علیرضا جلالی‌چیمه

حسن کریمی مزرعه‌شاهی

Abstract Persian

در این پژوهش به بررسی سامانة تخلیة همزمان مخازن به عنوان یک سامانه کنترل برون موتوری پرداخته می‌شود. وظیفه این سامانه تنظیم نسبت مصرف مؤلفه‌های پیشران به نحوی است که در انتهای فاز فعال پرواز، جرم پیشرانِ مردة باقیمانده‌ در مخازن حداقل باشد. با استفاده از این سامانه می‌توان بر قابلیت مداری، برد یا جرم محمولة اجسام پرنده فضایی افزود. هدف از این پژوهش شناسایی، شبیه‌سازی و اثبات کارایی استفاده از سامانة تخلیه همزمان مخازن برای یک سامانه فضایی فرضی و فاقد این سامانه است. در انتهای این پژوهش نشان داده شده است که استفاده از این سامانه بر روی یک سامانة فضایی فرضی، موجب افزایش حدود 7 درصد در برد پروازی و کاهش حدود 25 درصد در جرم پیشران مرده در انتهای فاز فعال پرواز شده است.

Keywords Persian

سامانة تخلیة همزمان مخازن

کنترل برون موتوری

موتور پیشران مایع سیکل باز

شبیهسازی

مدل‌سازی دینامیکی غیرخطی

‌نادری‌تبریزی، مهیار. مدلسازی و شبیهسازی سامانة تخلیة همزمان مخازن، (پایاننامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا)، تهران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی هوافضا، 1389.
Meyer, R. , Elements of Space Technology for Aerospace Engineers, Academic Press, 1999.
Kazlov, A. A., Control and Feed System’s Elements of Liquid Propellant Rocket Engines, Mashinostroeinye Publications, Moscow, Russia, 1988.
Chelomia,V. N., Pneumahydralic Systems in Liquid Propellant Rocket Engines, Mashinostroeinye Publications, Moscow, Russia, 1978.
Jalali, S. A. R., Naderi, M. and Karimi, H., “Nonlinear Dynamic Modeling and Simulation of LPEs,” DSTC2009 Conference, Malaysia, 0063, 7^th Oct, 2009.
محمدی، رفعت. مدلسازی دینامیکی یک موتور سـوخت مایع خاص، )پایاننامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا)، تهران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی هوافضا، 1385.
Karimi, , Mohamadi, R. and Taheri, E. E., “Dynamic Simulation and Parametric Study of LPEs,” IEEE, 1-4244-1057-6/07, 2007.
نجفی‌بزرگی، علی. تدوین مدل ریاضی و شبیه‌سازی یک موتور سوخت مایع با سیستم دمش مولد گازی مخازن پیشران، (پایاننامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا)، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی هوافضا، پاییز 1386.
Karimi, H., NassirHarand, A. and Beheshti, M. “Dynamic and Nonlinear Simulation of Liquid-Propellant Engines,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 19, No. 5, 2003, pp. 938-944.
Karimi, H. and Nassirharand, A., “Application of a Simulation Algorithm to a Specific Liquid Propellant Engine With Experimental Verification,” Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 78, Issue, 2, 2006, pp. 132–137.
Ramesh, D. and Aminpoor, M., “Nonlinear Dynamic Simulation of an Open Cycle Liquid Rocket Engine,” 43^rd AIAA Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2007-5507, July 2007.
جعفرقلی، علی، رمش، داوود، عبیات، جلیل و منتظری، محمدجواد. طراحی موتورهای سوخت مایع: ساختار و سازه، انتشارات صنایع هوافضا، 1384.
Zipfel, P. , Modelling and Simulation of Aerospace Vehicle Dynamics, AIAA Education Series, AIAA Inc, ohio, Apr. 2001.
Hoffman, J. E., Numerical Methods for Engineers and Scientists, Marcel Dekker Inc., Newyork, 2001.