臺灣國際科展

10公斤級聚甲基丙烯酸甲酯—氣態氧混合式火箭引擎混和效率提升之初步探討

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2022年
科別
工程學
得獎情形
二等獎
學校名稱
臺北市立建國高級中學
指導老師
賴奕帆;吳宗信
作者
王昱昇;陳冠宇
關鍵字
混合式火箭、聚甲基丙烯酸甲酯、幾何渦漩係數
備註
美國ISEF正選代表

摘要或動機

本研究首先設計一5公斤級之聚甲基丙烯酸甲酯—氣態氧混合式火箭引擎,搭載軸向注入器(axial injector)進行水平推力測試,控制氧化劑流量,改變燃燒時間,量測氧化劑截面通量與燃料耗蝕率,探討其燃燒特性、推力、比衝值與各項引擎參數,並評估該引擎作為混合式火箭推進系統之可行性。引擎成功研製後,本研究設計兩種渦漩注入器(swirling injector),幾何渦漩係數(SNg)分別為3、5,將推力目標提升至10公斤,並進行地面推力測試,探討幾何渦漩係數改變對於混合式火箭混和效率與引擎表現之影響。經實驗後證實渦漩注入器能有效提高引擎推力,且引擎推力及燃料耗蝕率會隨幾何渦漩係數提高而上升。未來希望能以本引擎為基礎,將推進系統放大後,將其裝載於小型火箭之上,進行探空及技術驗證之任務。


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