การออกแบบท่อพ่นแก๊สร้อนของจรวดและฉนวนกันความร้อน

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการออกแบบท่อพ่นแก๊สร้อนของจรวด (Nozzle) โดยแบ่งการศึกษาเป็น 2 ส่วน คือ ศึกษาการออกแบบท่อพ่นแก๊สร้อนและการศึกษาคุณสมบัติของฉนวนที่ใช้ในส่วนของท่อพ่นแก๊สร้อน เบื้องต้นศึกษาแบบจาลองเพื่อหาอัตราการเสียดกร่อนทางความร้อน (Ablation Rate) ระหว่างค่าทางทฤษฎีและค่าจากการทดสอบพบว่าเมื่อสัมประสิทธิ์แรงขับที่น้อยลงมีอิทธิพลกับแรงขับและประสิทธิภาพของจรวด โดยปรกติจะยอมรับที่ 10% สาหรับส่วน divergence ที่ออกแบบส่วนผาย 15 องศา แต่ในการออกแบบจริงนั้นสามารถทาได้ยาก ถ้าต้องการเพิ่มประสิทธิภาพจาเป็นต้องปรับรูปร่างเป็นแบบ bell ซึ่งจะสามารถเพิ่มความยาวของส่วนท่อพ่นแก๊สได้ตามการออกแบบแบบจาลองทางคณิตศาสตร์นี้สามารถใช้ในการพัฒนาวัสดุสาหรับท่อพ่นแก๊สร้อน ในส่วนการออกแบบฉนวนกันความร้อนของท่อพ่นแก๊สตามมาตรฐาน MIL-I-24768 ที่ใช้ผลิตฉนวนเสริมแรงจากสารประกอบฟินอลิกและเส้นใยแก้วเสริมแรง ในงานวิจัยนี้ศึกษาคุณสมบัติเชิงกล คุณสมบัติทางความร้อนและการทนต่อความเสียดกร่อนทางความร้อน ผลการทดสอบพบว่า ค่าความหนาแน่นมีค่าระหว่าง 1.5-1.6 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ค่าความเค้น 180 เมกะปาสคาล และค่าความทนทานต่อการเสียดกร่อน 0.13 มิลลิเมตรต่อวินาที เมื่อทดสอบคุณสมบัติทางความร้อนด้วยเทคนิค TGA และ DSC พบว่า ฟีนอลิก/เส้นใยแก้วคอมโพสิทมีปริมาณถ่านที่เหลือประมาณ 10% และมีการสลายตัวใน 2 ช่วงอุณหภูมิ และเกิดปฏิกิริยาดูดความร้อนที่ช่วงอุณหภูมิระหว่าง 200-250 องศาเซลเซียส จากปฏิกิริยาครอสลิงค์ที่เกิดจากฟีนอลิก ดังนั้นสามารถนาฟีนอลิก/เส้นใยแก้วคอมโพสิทมาใช้กับเป็นฉนวนสาหรับท่อพ่นแก๊สร้อนของมอเตอร์จรวดได้