El fenómeno de oscilación periódica de la combustión en la cámara de combustión de un motor de cohete se acompaña de la oscilación de la presión, temperatura y velocidad del gas, que generalmente se caracteriza por la oscilación periódica de la presión. Cuando se produce la inestabilidad de la combustión, la oscilación de la presión del gas tiene una periodicidad obvia y la amplitud es relativamente grande, generalmente por encima del 5% de la presión de la cámara y, a veces, incluso tan alta como decenas de por ciento o más.

La inestabilidad de la combustión puede provocar un aumento de la vibración del motor y la carga de calor, lo que da como resultado daños y ablación de los componentes del motor. Esta es a menudo la tecnología clave en el desarrollo de motores de cohetes.

Tipo

La inestabilidad de la combustión generalmente se puede clasificar según el mecanismo o el rango de frecuencia de la oscilación de la presión de la cámara.

La inestabilidad de la combustión del motor del cohete sólido se divide en inestabilidad de la combustión acústica e inestabilidad de la combustión no acústica según su relación con el campo sonoro en la cámara de combustión . La inestabilidad de la combustión acústica se puede dividir en inestabilidad de la combustión acústica acoplada a la presión y acoplada a la velocidad en función de la interacción entre la combustión y el campo sonoro.

La respuesta del propulsor sólido a la oscilación de la presión se denomina acoplamiento de presión, y la respuesta de la superficie del combustible a la oscilación del caudal de gas se denomina acoplamiento de velocidad. La inestabilidad de combustión del motor cohete líquido se divide en tres categorías según la frecuencia de oscilación de la presión de la cámara: Inestabilidad de combustión de alta frecuencia: es el resultado del acoplamiento del proceso de combustión y la oscilación acústica de la cámara de combustión, y la frecuencia de oscilación es generalmente por encima de 1000 Hz.

Según las características acústicas de la cámara de combustión, se puede dividir en modo longitudinal, modo tangencial, modo radial y modo combinado. La aparición de inestabilidad de combustión de alta frecuencia suele ir acompañada de fuertes vibraciones mecánicas, y la tasa de transferencia de calor local de la cámara de combustión aumenta bruscamente, lo que provoca daños en el motor.

Inestabilidad de combustión de baja frecuencia: Es causada por el acoplamiento del proceso de flujo en el sistema de suministro de propulsor y el proceso de combustión en la cámara de combustión La frecuencia de oscilación es baja, generalmente por debajo de 200 Hz. Al mismo tiempo que el gas oscila, el fluido en el sistema de suministro de propulsor también oscila, lo que resulta en un cambio brusco en la relación de mezcla y un rendimiento reducido del motor. I

nestabilidad de combustión de frecuencia intermedia: el proceso de combustión en la cámara de combustión está acoplado con una cierta parte del proceso de flujo en el sistema de suministro de propulsor, y el rango de frecuencia es de aproximadamente 200 a 1000 Hz. La frecuencia y fase de las oscilaciones de presión en la cámara de combustión y el sistema de suministro de propulsor son a menudo inconsistentes con el modo acústico inherente de la cámara de combustión.

Medidas de inhibición “Para evitar la inestabilidad de la combustión, se pueden tomar medidas de supresión específicas de acuerdo con diferentes mecanismos de acoplamiento.

Por ejemplo, para suprimir la inestabilidad de la combustión de alta frecuencia, los motores de cohetes líquidos utilizan diafragmas frontales del inyector, absorbedores acústicos (revestimiento acústico o cavidad acústica) o mejoran el diseño del inyector para controlar la ley de distribución de la liberación de energía.

En los motores de cohetes sólidos, se puede agregar polvo de aluminio u óxidos metálicos al propulsor y se puede cambiar la geometría del grano para suprimir la inestabilidad de la combustión de alta frecuencia.

Los métodos para que los motores de cohetes líquidos eliminen la inestabilidad de la combustión de baja frecuencia incluyen aumentar la caída de presión del inyector, aumentar la inercia del fluido y reducir el volumen de la cámara de combustión.

Para la inestabilidad de la combustión de frecuencia intermedia, se puede cambiar la ley de distribución de liberación de energía o se puede cambiar el sistema de suministro de propulsante, por ejemplo, un acumulador de presión compuesto por una película elástica y una cavidad llena de gas o un tipo de tubo de cuarto de onda puede ser instalado en la tubería de suministro de propulsor Resonador, etc.

Los métodos para evaluar la estabilidad de combustión de los motores de cohetes incluyen principalmente métodos estadísticos de prueba térmica y métodos de excitación de pulsos.