Caratterizzazione balistica di SRM e motori in piccola scala

Questa tesi è costituita da due parti fondamentali, ognuna delle quali ha avuto lo scopo di approfondire problemi riguardanti la balistica interna di un endoreattore a propellente solido ( SRM = Solid Rocket Motors ).
La prima parte di questo lavoro ha posto l’attenzione sulle SST ( Small Scale Test ), cioè sulle prove Baria. Lo scopo di quanto svolto è stato quello di trovare delle correlazioni tra i parametri balistici delle prove in scala ridotta e quelli dei motori in scala reale, partendo dall’analisi di dati sperimentali provenienti dalle suddette prove e mediante l’ausilio del codice di calcolo in linguaggio Fortran SRM_SST ( Solid Rocket Motors-Small Scale Tests) . Partendo dai risultati forniti dal codice, abbiamo fatto una analisi di tipo grafico per cercare di stabilire una qualche relazione attendibile tra i parametri balistici del motore in scala e quello reale . Inoltre abbiamo studiato il comportamento di un’altra grandezza correlata ai parametri balistici, l’Hump Factor , di cui abbiamo verificato l’influenza che la scelta dell’indice di combustione ha su di esso.
I dati sperimentali su cui il lavoro è stato svolto sono relativi agli SST del secondo e terzo stadio del lanciatore Vega, Zefiro 23 e Zefiro 9, gentilmente forniti da Avio S.p.A.
La seconda parte di questa tesi invece è costituita dall’analisi balistica di un SRM in scala reale, approfondendo l’importanza e l’influenza che l’erosione della gola dell’ugello ha, durante il normale funzionamento del motore, sui parametri di combustione. Per fare ciò abbiamo supposto che tale erosione sia dovuta soltanto alla convezione e non all’irraggiamento, poiché lo scambio di calore è la causa di questo fenomeno erosivo. Attraverso una attenta ricerca bibliografica, abbiamo studiato il problema e i diversi modelli con cui rappresentare l’evoluzione dell’area di gola, e successivamente ampliato la sezione relativa a questo punto nel codice di calcolo SRM_INV ( Solid Rocket Motors- Inverse Problem ), anch’esso redatto in linguaggio Fortran. Tale codice è basato sul problema inverso, cioè calcola le incognite avendo come input grandezze misurate sperimentalmente durante delle prove a fuoco (SFT = Static Firing Tests ) dei motori reali. L’importanza di una legge di erosione che approssimi al meglio l’andamento reale della sezione di gola, soddisfacendo le condizioni al contorno relative al diametro misurato all’inizio e al termine di un SFT, sarà riscontrabile in termini di efficienza di combustione (o efficienza della velocità caratteristica ).
In conclusione abbiamo fatto un confronto, mediante tabelle di valori, tra i risultati ottenuti applicando i diversi modelli di erosione presi in esame.