测量方法。具体而言,可以根据压力传感器(压力传感器)获取的压力历史来计算爆震波的传播速度,或者记录自发光现象的高速视频以定位燃烧现象。除此之外,还需要获得RDRE内部爆震波本身的形状、燃料/氧化剂气体混合物的干涉模式等信息,这些信息无法使用常规方法确定,但却极其重要RDRE 的实际应用需要定量可视化测量。被称为纹影法和阴影图法的方法广泛用于可视化和测量流动,但为了获得定量信息,更适合采用可以测量干涉条纹的干涉测量法。在一般的干涉仪方法中,将从作为光源的激光器发射的激光束用作“物光束”(获取有关目标现象的信息)和“参考光束”(穿过目标现象并充当目标现象的信息)。产生干涉条纹的参考)。物体光传播与物体光相同的光路长度。此外,只有物光被引导到测量部分,参考光不允许出现任何现象,而是在成像装置之前重新集成为单光束,并且两束激光束处于同一位置。光路,产生干涉条纹并记录在设备上。如上所述,干涉仪法的光学系统通常比较复杂。另一方面,对于本研究中的测量目标RDRE来说,以双筒内传播的爆震波为测量目标,RDRE燃烧实验场地是一个开放空间,没有实验的辅助设备。考虑到该区域周围物体较多,且没有足够的空间安装光学系统,因此确定使用一般干涉仪进行视觉测量会很困难。 因此,在本研究中,我们确定“点衍射干涉仪”是合适的,它被归类为干涉测量方法中的“共光路干涉仪”,并且在成像装置之前分离物光束和参考光束。针对发动机燃烧实验,我们设计并制作了适用的点衍射干涉仪光学系统,并将其应用于RDRE燃烧实验。实现了以下目标。
虽然 RDE 已经开发和测试了很多年,但自从 NASA 开始研究其“月球到火星”任务架构以来,该技术就引起了广泛关注。从理论上讲,该发动机技术比传统推进和依赖受控爆炸的类似方法更有效。2022 年夏天,先进推进开发商 In Space LLC 和印第安纳州拉斐特的普渡大学合作,在马歇尔对 RDRE 进行了首次热火测试。
旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 在航空航天和国防应用中备受关注,因为它们依赖于爆震,而不是爆燃。在爆震或增压燃烧中,火焰是超音速的,热量通过增压和释放循环释放,该循环的温度和压力都随时间变化。由于燃烧的局部化及其在一系列入口条件下的相对稳健性,热流道可以变得非常紧凑,这是经常被忽视的系统优势。这种压缩流道成为 SWAP 的优势,可以通过多种方式加以利用,例如增加燃料空间以增强系统范围。本提案涉及创新设计解决方案的设计、分析和制造演示,使爆震发动机能够使用非腐蚀耐火材料,这被认为是开发可重复使用的高热通量旋转爆震火箭发动机的一步。与目前的铜基材料相比,该技术将提供更高的最高使用温度和更好的热化学抗性。这一先进概念将在第一阶段工作计划中通过完成以下任务进行演示:定义设计要求;选择材料和开发属性数据库;设计和分析;制造简单的演示硬件;以及报告和交付。这项拟议工作的重要性在于提供更强大的 RDRE 组件,从而延长使用寿命、减少测试停机时间并提高测试条件。此外,相对于目前最先进的技术,这项工作中确定的概念将提供一种无腐蚀热壁材料解决方案,不需要任何主动冷却;从而消除了使用辅助泵、歧管和管道提供冷却液所带来的复杂性和额外的重量损失。
早期职业员工和外部合作伙伴确定了应对 NASA 长期挑战的新解决方案。这些挑战包括月球热设计挑战以及在月球之夜生存;与国防部承包商合作,在不使用全球定位系统 (GPS) 的情况下在月球上导航;以及月球环境中机制的基本材料进步。过去的 ECI 投资现在正在提供具有新启用功能的飞行硬件。此外,MSFC 成功完成了中心创新基金 (CIF) 项目,取得了几十年来化学推进领域最重大的突破,并发展为新的 ECI 项目,用于旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 的开发。
我们2022年项目的投资回报已经产生股息,并且将继续多年。今年,投资组合强调了早期职业倡议(ECIS)的早期职业员工和外部合作伙伴团队,这些团队确定了持续NASA挑战的新颖解决方案。其中包括在月球之夜幸存下来的月球热设计挑战;与国防部承包商合作,在不使用全球定位系统(GPS)的情况下在月球上航行;以及在月球环境中机制的基本材料进步。过去的ECI投资现在正在提供具有新功能的飞行硬件。此外,MSFC成功完成了中心创新基金(CIF)项目,这些项目在数十年中取得了最重要的化学推进突破,该项目毕业于新的ECI旋转爆炸火箭发动机(RDRE)开发项目。