Resumen

En este artículo se analizan sistemáticamente los efectos de las diferentes formas de grano de un motor cohete híbrido (HRM) y de las diferentes masas de carga útil/alturas de órbita en el diseño de pequeños vehículos de lanzamiento (SLV). Se establece un modelo de diseño global integrado para el pequeño vehículo de lanzamiento con motor cohete híbrido (HPSLV), y se diseñan y optimizan dos grupos de SLV de tres etapas capaces de enviar pequeñas cargas útiles a la órbita terrestre baja (LEO). En el primer grupo, se optimizan y analizan los SLV con diferentes formas de grano y diferentes números de cámaras en HRM en la 1ª y 2ª etapas. En el segundo grupo, se optimizan y analizan los SLVs capaces de enviar diferentes masas de carga útil a diferentes alturas de órbita. Los gráficos de Pareto de los resultados del diseño muestran que el diseño del HRM en la 1ª etapa tiene el mayor impacto en la masa de despegue, el incremento de la velocidad total y la sobrecarga axial máxima del SLV. Los mapas de autoorganización muestran que la masa de despegue, el diámetro máximo, la longitud total y el incremento de velocidad de los SLV tienen la misma tendencia de variación. Para el HRM de 1 cámara en la 1ª etapa, el grano en forma de rueda es mejor que los granos en forma de círculo y de estrella en cuanto a la reducción de la masa total y la longitud del SLV, y el HRM paralelo de 4 cámaras tiene más ventajas sobre todos los diseños de 1 cámara por la misma razón. Los incrementos de velocidad teóricos se calculan mediante la fórmula de Tsiolkovsky, y los incrementos de velocidad reales se obtienen a partir de los datos de simulación de la trayectoria. Los resultados indican que la HPSLV tiene una distribución regular en cuanto a la relación de incrementos de velocidad teóricos (reales) en tres etapas diferentes, y la relación de distribución estimada es de alrededor de 1 :1.55 :1,69 (1 : 1,9 : 2,39), lo que puede proporcionar alguna referencia para el desarrollo futuro de la HPSLV.

• Materias:Automatización Aerodinámica Motores (Mecánica) Cinemática Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Automation Aerodynamics Engines Kinematics Aeronautical Engineering
• Palabras claves:pequeño vehículo de lanzamiento, motor de cohete híbrido, forma de grano diferente, masa de carga útil diferente, slvs, grano con forma, incremento de velocidad, 1ª etapa, incremento de velocidad total, número de cámara
• Keywords:small launch vehicle, hybrid rocket motor, different grain shape, different payload mass, slvs, shaped grain, velocity increment, 1st stage, total velocity increment, number of chamber