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喷气推进
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t79567
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固体火箭入门简介
novakon
2016/04/12
喷气推进
IP:广东
固体火箭入门简介
从第一次做火箭到现在,过了很多年了。这是个比较成熟的爱好,所以我想写个综述,帮助长江后浪更好地推前浪,避免各种坑爹/浪费/住院/拘留/退学/复读等不良现象。
固体火箭,是将常态下为固体的燃料燃烧产生之高速燃气向下方喷出,利用反作用力升空的一种飞行器。
欲玩好固体火箭,必先明确此爱好之基本目的:令火箭飞得尽量高。诸位之一切工作,皆应围绕这个目的展开。凡不求飞天,只求声响/火光者,皆非火箭爱好者。
发动机
利用高速燃气对外做功之部件,称为发动机。发动机具有气密良好的外壳,内部装有固体燃料。固体燃料常态下具有固定的形态,故固体燃料发动机之结构极其简洁,无需设计控制机构,易于业余条件下制作。业余常见的固体燃料,有KNDX、RNX、APCP等。
燃料
不同的固体燃料,其各方面性能各不相同。KNDX制作难度低,性能低;APCP制作难度高,其性能高;然并非绝对。掌握燃料之化学反应原理,了解内弹道理论,参照资料理解、分析各燃料之性能,皆是实现优秀设计之必经之路,缺一不可。切莫一味追求高性能燃料:忽视理论分析,最终只能得到滑稽喷火筒,做好理论工作,硝糖一样可以接近太空。
喷管
位于发动机尾部,燃气从中喷出之部件,称为喷管。喷管材料选择众多,常见以硅(水泥)、碳(石墨)、铝(刚玉)、钢为主。喷管的最狭窄处,称为喷喉。
喷燃比
喷管的最狭窄处,称为喷喉。燃料燃烧面积与喉部截面积之比,称为喷燃比。喉部不变,喷燃比大,则内部压力大,喷气速度高。这将造成喉部过热、磨损,统称烧蚀。
工作压力
同等质量之燃料,燃气喷气速度越高,瞬时推力越大;瞬时推力越大,则用于抵消火箭自身重力之比例越小,对推力利用效率越高。故,若希望同等质量燃料之火箭飞抵最高高度,则应于安全范围内,以各燃料之[压力-燃速特性曲线]为参照,尽量提高喷燃比(增加燃烧面积或者减小喷喉面积),提高工作压力。为确保发动机安全,外壳应使用具备一定耐压(超过工作压力数倍)之材料制作,对外壳连接方式要计算零件受力,以确保安全可靠。
耐压测试
利用液压装置,向发动机壳体内施加压力,以确定发动机是否能耐受其设计工作压力,即是耐压测试。耐压测试是避免不良设计/制造造成时间浪费、经费损失的重要手段之一。
地面测试
在升空之前,发动机务必先于地面测试,并采集推力曲线,以观察实际推力与计算仿真结果之差别。有条件更应安装压力传感器,以确认工作压力位于正常安全范围。对于发现的问题,应认真对待,仔细分析,不可敷衍了事,以免酿成事故。
测试架/试车台
一种金属制固定台架,旨在固定火箭发动机进行地面测试。应便于运输、安装、固定各类传感器/仪器,属于测试发动机性能之必备设施。
点火
电点火头通以一定电流后将产生高热以点燃附着其上之火药,燃着的火药将点燃发动机燃料,此即为业余条件之最常用点火方法。其他点火方法,此处不赘述。
箭体
火箭若要承载一定的载荷,需要利用箭体将载荷与发动机固定,以箭体作为载荷的外壳。为尽力保持整箭气动阻力最小,箭体往往为圆柱形,采用各类管材制作,常用有PVC、铝管等。
整流罩/头锥
箭体头部的锥状顶端,其设计(尖顶、抛物线顶、圆顶)应使得所受气动阻力最小。
尾翼
火箭于一定速度下实现朝向稳定之必备气动结构,通常为薄片状,安装在接近尾端处。
CAD/仿真
美国火箭爱好者著有OpenRocket软件,可用于火箭箭体气动特性/飞行路径之模拟仿真,是火箭爱好者于理论阶段检验设计的必备工具。
参考论坛网友发帖,可将自制发动机之实测参数导入,以进行更加精确之模拟。
科创火箭爱好者亦著有大量计算软件,可帮助完成大量关键参数之计算。
发射架
一种便于拆装的支架,旨在限制火箭箭体于一条直线上来回滑动,可为火箭提供初始飞行方向,其长度/高度应确保火箭在离开发射架前即获得足够的速度(所谓出架速度),以利用尾翼保持朝向稳定。
总结
解决以上列出之所有问题,方可认为是固体火箭爱好的成功入门。欲达到前人无法企及之高度,还有更多挑战需逐个击破。火箭爱好没有终点:只要基础扎实,你永远可以到达更远的地方。
科创会员若希望快速入门此爱好并达到较高水平,应认真翻阅固体火箭版资源帖,仔细分析研究各种方案优劣,多动脑思考计算,另应广泛涉猎航天学相关书籍及火箭相关的军事技术教材。切忌为解一时手痒而无脑提问、伸手求带、意淫空想、胡搞乱做,以免误入大坑、浪费金钱、伤及自身、误人子弟。
最后,祝大家成功入轨。
来自:
航空航天
/
喷气推进
7
4
全部
只看作者
mahlzeit
10年8个月前
IP:浙江
815902
1楼
哈哈哈,这帖子好,正是我需要的...差不多和软件工程一样详细了...
thx~~~novakon
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0
远山
10年8个月前
IP:辽宁
815921
2楼
帖子简明扼要,也很详实,很不错的理论指导。
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0
心若在
10年8个月前
IP:陕西
815992
3楼
顶 顶 顶
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李SELL翰
10年8个月前
IP:河南
816001
4楼
小白路过,膜拜ING。。。。。。。。。[s:308]
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阿拉丁的神灯
10年8个月前
IP:辽宁
816879
5楼
这个简单明了,让人一下子找到了头绪。
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0
听雨的声音
10年8个月前
IP:辽宁
817148
6楼
名词有些了解了
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