Was ist die Natur von Ringspannungen an einer Raketendüse?

Sind an einer Raketendüse die Spannungen (nämlich Ringspannungen ) aus Druckunterschieden Druck- oder Zugspannungen?

Offensichtlich ist in einer Brennkammer der Innendruck größer als der Außendruck. Mit zunehmender Abgasgeschwindigkeit würde der Satz von Bernoulli jedoch besagen, dass der Abgasdruck abnimmt:

In einer Strömung, in der keine Energie hinzugefügt oder weggenommen wird, ist die Summe ihrer verschiedenen Energien eine Konstante: Folglich nimmt der Druck ab, wenn die Geschwindigkeit zunimmt und umgekehrt.

Gibt es einen bestimmten Punkt, an dem der Druck und die Umfangsspannung die Richtung wechseln? Ist dies etwas, das das Düsendesign berücksichtigen muss? Werden dabei höhenbasierte Änderungen des Luftdrucks berücksichtigt?

Antworten (1)

In niedrigen Höhen sind Triebwerksdüsen überdehnt. Der Druck im Düsenrand ist niedriger als der Umgebungsdruck, daher wirkt eine Druckkraft auf die Düse.
In großen Höhen ist der Umgebungsdruck auf einen Punkt gesunken, an dem er niedriger ist als der Druck im Inneren des Düsenrands: Die Düse ist jetzt zu wenig expandiert und die Kraft auf den Rand wirkt nach außen.
Die Höhe, in der die Drücke im Gleichgewicht sind, hängt von der Düsenkonstruktion (dem Expansionsverhältnis) ab.
Die Umfangsspannungen sind zwangsläufig ein Faktor bei der Düsenkonstruktion, was eine untere Grenze für die Materialdicke ergibt. Ich kann jedoch nicht beziffern, wie wichtig dieses Thema ist.

Düsen(Bild von Aerospaceweb )

Was ist die Natur von Ringspannungen an einer Raketendüse?
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