Почему в твердотопливных двигателях есть дыра?

Отверстие в твердотопливной шашке увеличивает открытую площадь поверхности и позволяет увеличить скорость горения для увеличения тяги. Может использоваться несколько геометрий зерен, чтобы удовлетворить потребности в профиле подъема ракеты-носителя за счет регрессии зерен и вместе с этим контролировать скорость потока при горении твердотопливной активной зоны. Из Википедии о твердотопливной ракете - геометрия зерна :

Твердое ракетное топливо сгорает с поверхности открытого топлива в камере сгорания. Таким образом, геометрия топлива внутри ракетного двигателя играет важную роль в общих характеристиках двигателя. По мере того, как поверхность пороха горит, форма изменяется (предмет изучения внутренней баллистики), чаще всего изменяя площадь поверхности пороха, подвергающуюся воздействию дымовых газов. Массовый расход (кг/с) [и, следовательно, давление] образующихся дымовых газов зависит от мгновенной площади поверхности . $A_s$, (м2) и линейная скорость горения$b_r$(РС):

$$\dot{m} = \rho \cdot A_s \cdot b_r$$

• $\dot{m}$здесь массовый расход в кг/с,
• $\rho$- массовая плотность жидкости,
• $A_s$Мгновенная площадь поверхности и
• $b_r$линейная скорость сжигания

Некоторые из геометрий зерна и соответствующие им кривые тяги могут выглядеть, как показано ниже:

     ^{Общие сечения твердотопливных сердечников с геометрией зерна, включая круглые, финоциловые и некруглые отверстия.}

Другими используемыми профилями являются C-образный паз (клин, вырезанный сбоку от сердечника), лунная горелка (круглое отверстие со смещением от центра) и так далее. Геометрия зерен также может использовать трехмерные поперечные сечения, обычно достигаемые путем наложения двухмерных поперечных сечений просверленных основных сегментов друг на друга. Например , SRB Ariane 5 (EAP P238 и P241) используют такие сложенные сегменты для достижения трехмерного профиля зерна, но есть и другие ракеты-носители, которые также используют это.

Это зависит от конкретного двигателя.

Тяга твердотопливной ракеты примерно пропорциональна площади поверхности горения топлива (также называемой зерном ). Длинный твердотопливный двигатель с каналом по всей длине сжигает большую площадь поверхности, чем двигатель с торцевым горением, поэтому создает большую тягу. Обычно твердотопливные ракетные ускорители используются для обеспечения очень высокого уровня тяги при взлете, поэтому необходим длинный канал в зерне.

Если канал представляет собой простое круглое отверстие, площадь увеличивается по мере выгорания топлива, что со временем увеличивает тягу. Как правило, это не то, что вам нужно, потому что масса уменьшается по мере расходования топлива, поэтому ракета разгоняется слишком быстро. По этой причине используются другие профили зерна, как описано в ответе TildalWave, для управления кривой зависимости тяги от времени.

Модельные ракеты обычно летают с гораздо более высокой тяговооруженностью, чем полноразмерные орбитальные ракеты - TWR выше 5: 1 обычны для модельных ракет, в то время как большие ракеты часто ниже 1,5: 1 при запуске. Поэтому для них более чем достаточно торцевого зерна.

И почему в моделях ракетных двигателей нет отверстия посередине?

Модели ракетных двигателей доступны во многих «размерах» - с различной тягой и продолжительностью. Одна конфигурация имеет отверстие посередине. Они делают большую тягу за короткое время. Они были разработаны для использования в качестве бустерных ступеней.

Fwoosh вместо бум.

Другие отметили, что модели двигателей могут иметь или не иметь отверстие, и что отверстие может быть круглым или не круглым. На это я укажу, что некоторые отверстия на самом деле тоже не цилиндрические. Также используются различные конусы.

Это, конечно, для максимизации тяги, но дело не только в скорости горения.

Вы должны отбросить массу (например, отделить и удалить, создав реактивную силу) или ударить массой в массу, которую вы хотите переместить. Блуждающие газы не помогают, за исключением того, что они повышают эффективность частей, которые . (или попасть в массу правильно)

Таким образом, другая важная фигура формирует желоб. С открытым горящим концом цилиндра вы получаете тягу, но боковое расширение почти полностью теряется. При горении от центра кнаружи (или заглушенном соответствующим соплом) это боковое расширение увеличивает давление основного тела лотка и, таким образом, тягу. (Любая используемая насадка должна быть правильно приспособлена для этой цели, иначе она сразу лопнет.)

Проверьте "кумулятивный заряд" для дальнейшего назидания. См. также, почему у оружия есть патронник. Все они связаны.

(Ред.: Мой друг указал, что изоляция от ожогов также очень важна, чтобы предотвратить разрушение вала, а также уменьшить пользу сопла.)