The State-of-the-Art and Prospects of Aerospike Engines

Abstract

Currently, there is a worldwide trend of growing interest in projects aimed at reducing the cost of spacecraft launches. The search for solutions to this topical issue reveals new requirements for the rocket engines. However, existing rocket engines are incapable of fully meeting modern requirements. Consideration of new technical solutions indicates the prospects of using aerospike engines, which have the property of self-regulation and can operate with optimal flow expansion throughout the entire operation. This property allows this type of engine to be used as a propulsion system for single-stage return launcher. However, aerospike engines have not been sufficiently studied at the moment and haven’t found widespread use. Therefore it is necessary to summarize the existing knowledge about aerospike and the aerospike research has been performed. As a result mathematical models of the workflows were created, methods of designing and optimization of the contour were determined, and a number of design and technological solutions were found. However, the mathematical models verified by experimental data were not found.

Numerical method for calculating the nozzle thrust of a wide-range rocket engine

“…Совершенствование реактивных двигателей неразрывно связано с поиском путей более эффективного преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию струи, в том числе за счет вовлечения запасов массы и энергии из окружающей среды, а также обеспечения расчетного режима работы сопла в широком диапазоне высот. Один из способов совершенствования ракетных двигателей -применение перспективных схем сопел, таких как сопло с внешним расширением (штыревое, aerospike) [1], с внешним рас-ширением и управляемой подачей/отбором продуктов сгорания в донную область (штыревое аэродинамическое), тарельчатые, щелевые сопла и другие [2].…”

“…Задача настоящей работы -исследование кольцевого сопла с плоским центральным телом, которое напоминает по схеме известное сопло Тарасова-Левина с резонаторным усилителем тяги [10], но отличается принципом работы 1 . Вместо профилированного центрального тела сопло имеет плоский срез, а настройка режимов течения и оптимальных параметров осуществляется варьированием трех параметров: площади кольцевого критического сечения, площади донной области центрального тела и угла разворота внутренней кромки сопла к оси симметрии.…”