标准化拉瓦尔喷口的制造【理论+实践】
  其实在一枚火箭的制作上面是要付出很多的,就算只是制造一枚模型都是要经过精确的计算才行,不然就会导致很多不好的现象发生(这些当然知道~pia~)

然后在一枚火箭中提供动力的就是发动机,而发动机的设计影响到了整个火箭的飞行状态,
而发动机中有很多关键,最关键的要算是喷管了,喷管在发动机中起着不可小视的作用,我们知道火箭燃料是起到储存能量的作用,而释放的方式是热能释放,而它能够将燃料时放出来的热能尽可能多的转换为动能,那么这样一来,一个喷口的设计就显得十分重要了。

接下来回顾一下大家做过的喷口:
1:卷纸喷口(陶管+全纸)大家都在用,而且用的最多
2:固化剂喷口(堵漏王or白水泥)也有蛮多的人在使用
3:木质喷口  曾经看过有人使用,烧蚀严重
4:自适应喷口 这算是非金属喷口中先进的一种了,效率也比较高,但是不容易制作(材料难以得到)
5:粉笔喷口 这个我不打算表示什么....
6:无喷口  往往用在高能推进剂发动机上,使用壳体本身来做约束.....(这个不以讨论)
7:金属喷口  这个没办法比较....
以上的这么一些喷口,已经是论坛上的人都使用过的几种,其中性能好的也就是金属喷口与
固化剂喷口了。

金属喷口的确是好,强约束力,高硬度,高光滑性,但是金属喷口面临着加工困难这一巨大的大山,压在大家的身上,而且要配合金属发动机使用,加工一个至少要200元左右,这对于一些学生来说(包括我)都是不易承受的(不包括钱多的同志...)
但是我不否认金属发动机的高性能,但是一枚航模面临着各种风险,比如不见了啊,挂在树上电线杆上了啊,一旦发生无法挽回,相信你会很伤心的.....

这样的话,作为业余发动机喷口的制造,也就是使用固化剂了,老外用这种喷口用的很多,什么都用,但是符合我们经济条件的也就是水泥和堵漏王了,水泥便宜一包也就是10元,而堵漏王一包5元,都是制造喷口的好材料,白水泥是论坛上的人制造非金属大型发动机用得最多的一种。

现在打住,回到理论,一个喷口的工作性能在一定方面上,取决于工作面的光滑程度,也就是说,工作面越光滑,气流控制越平稳,效率相应的就得到了提高。
这样一来,对于水泥来说,就非常不利了,因为水泥的固化是要掺入沙子的,而沙子是会不可避免的出现在工作面上的,这样一来在微观上就会使的气流在凹下去的地方的地方形成旋转气流,这样一来高温高压的燃气就会烧蚀喷口,使得孔径发生改变,燃速等等就会发生改变,那么火箭就达不到预计的效果,就算是失败了。
这就是水泥的弊端,而且还存在着质量大,固化时间长等缺点,这对火箭来说是不利的..

但是现在可以很好的解决这一问题了,另外一种容易得到的固化剂------堵漏王,这是一种很好的固化剂,是应豆腐渣楼房开发的一种堵漏剂,效果蛮不错的,加三分之一的水之后,3~5分种固化,三天后强度达到要求,一般的耐压强度都能达到3Mpa以上,这样对于制造非金属发动机喷口来说是足够了的,最重要的是质量轻,易成型,这是其他喷口无法比拟的

所以大家是认识到了上面我所说的几点,所以都在使用堵漏王喷口,但是为什么有些火箭的性能还是不好呢?
啊~我想问一下,有几个同志的喷口中轴线是可以保证与外圆一致的啊?
应该说,大家几乎都是使用自制模具来建造的,而且什么都用,这样的话就无语了.....
准确的来说,喷口气流的方向基本上是与喷管的中轴线重合的,大家制作的喷口也不例外,但是如果不能保证喷口中轴线与外圆中轴线一致的话,气流就会使得喷口产生一个偏转的力矩,这样的话,就会导致我们最不愿意看到的失去平衡,也就是乱飞...
这个问题是很难解决的,因为肉眼是没有那么强大的,就算是你已经看到很准确了,还是会有偏差,就算是很小,但是建立在这种很大的基量(高速度,大流量)上,就会得到“差之毫厘,谬之千里”的结果,这无疑是一个悲剧.....
很大的悲剧....
也就是这么几个问题,浪费了大家大量的燃料,精力还有最可贵的盼望,也就是使得论坛发动机制造一直停在成功就行的田地上
这样无疑是烟花,会被大家嘲笑是在玩,而我们没有回嘴之力,这样说当然有一点严重了,我知道有一部分同志的建造工作是经过大量复杂精确计算过的
但是试想,我们如果能够制造出稳定性能的发动机,一切参数掌握在手中,弹道轨迹烂熟于心,那么,我们会追求什么呢?
可想而知..........

对于这些梦想,也就看见过是ABC实现了的,也还是金属发动机,有稳定的推力表。
但是其他的同志几乎就是每次参数都不同
这样一来发动机的标准化就有了很大的需求,只有发动机标准化才能实现那样的梦想,这是很实际的事情,难道你建造导弹计划的时候,使用性能不同的发动机来检验弹道轨迹吗?
如果是那样的话,还不如使用软件模拟,至少可以确保函数图像有一点样子......

上面说了一大堆就是为了使大家改变观念,那么标准化从喷口开始

上面也说过了喷口对于发动机的重要性,那么历史上各种喷口都有过出现,其中在固体发动机上用的最多的就是拉瓦尔喷口,或者是以这个为概念的各种变种式喷口,拉瓦尔喷口的学问是很大的,并不是像人们心中所想的,两个锥度不同的圆锥拼在一起,如果你是这样认为的那么你就悲剧了,但是还来得及,请下载我的附件中的“浅议拉瓦尔喷口.pdf”来温习一下
其实介绍一下,(转载于自“锑度知道”)
http://baike.baidu.com/view/244229.htm
就在上面,大家可以点击查看,看过了我提供的两份资料后,想必你对拉瓦尔喷口有了很深的印象(伪~其实一下是看不懂的....要花一点时间)
回到制造概念,ABC的发动机喷口是金属的,因为是车制,所以轴线一定与外圆是一致的,(不懂车床原理的,自己Google或百度知道.....)
加工精度也有很好的保证,这样的话,加上堵漏王的高度可塑性,啊~
已经想到了啊,没错,就是制造模具,这是最好的办法,一般像弹模我们把它称为母鸡,因为它能下很多弹........
也就是说,模具出来的话,就可以大量生产喷口,而且保证高精度,高重复性,前也说过了,这对于计划来说是非常有利的。
而且模具的制造远远是简单于制造金属喷口的,具体原因很多,比如夹不稳,车刀进不去之类的,不要说很简单之类的,你自己试一下就知道,图纸上清清楚楚,制作起来麻烦多多,不自己体验是不会知道的......
而模具的话只要车制两个圆锥主体和固定件之类的,相对于镗内圆锥要简单很多
所以价钱也很差距
这样的话我就以这个为理念,设计并(车工辅助)制造了模具

模具制造.bmp
图纸在这里,但是不要按着这个去做,光标角度是没有用的,实际制造要的是圆锥的高,这需要你自己计算,我是用了凹凸咬合的方式固定
hxf0372.jpg   
然后这是实物
hxf0373.jpg
做这个其实很便宜的,也就是40元左右,如果是微型车床更简单


分开,写真

hxf0375.jpg hxf0376.jpg   
合体(邪恶)  

浇筑效果
催道骨019.jpg 催道骨020.jpg   

我的相机极度不好,其实如果在你的手上的话,你就会看见他的内壁光滑如镜,请你相信我......

催道骨021.jpg   
尾管也非常光滑
催道骨024.jpg
在压制时巨大的压力使得它的密度增加
催道骨023.jpg
然后我们知道转接处一定要光滑,不然会产生乱流降低效率,但是在模具制造中是不可能达到这样的效果的,然后解决方法就是用小刀将凸出来的边缘整理光滑。


注意:在压制时先把粉压进去,压实后然后滴水,过了一分钟就可以脱模,但是还有部分没有进水,这样的话就要像水泥一样保养了,具体方法是用湿的纸团放在喷口中,让喷口充分吸收水分,然后拿走,一小时后硬化,三天后强度达到要求

然后这样就是一个完美的喷口了

效果将会相当好

如果没有意外,国庆节中实验性能....

由于本人没有很多的了解,文中如果有错误请多多指点
attachment icon 浅议拉瓦尔喷头.PDF 113.00KB PDF 106次下载 预览
+3500  科创币    power_rdx   2009-09-30    整体还可以
+1  科创币    【四方】   2014-03-28   高质量发帖
来自:航天航空 / 喷气推进
 
1
2009-9-30 22:03:44
1楼
不错的东东...
我刚学用车床...

学习了...
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2009-9-30 22:05:54
2楼
...
准备加工个玩
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3楼
你先把图片搞好了我再来评分
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2009-10-01 00:21:37
4楼
恩,恕我直言,您的这个喷口磨具有些问题,
喉口过长
扩张角偏大
膨胀比也稍微有点大,这样喷口做出来太重了。
比较适宜的扩张角应当是19度,喷口出口直径与喉径之比2.2就差不多了,这样效率满理想的,喷管重量也大大减轻。
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black(作者)
5楼
嗯...
谢谢指点,是有这个问题,但是我考虑到了以后有可能使用高能燃料,比如像warmonkey同志所说的AL+kndx,那样的话就不得不将喉管的管径增加,来使得压力控制在一定的范围内,因为我还有考虑到这种模具本身并不是很完美,没有做到我所说的转接处(压缩段和压缩管的结合)的光滑衔接,这样的话就不得不用其他工具来修正这一不足,但是相对的又需要保持有一定的喉管长度,那么只能留下一个加工余量才能作业,如果模具是按图纸制造的话喉管将会所剩无几,救起不到预期的效果了。
我其实就是这样想的.....
另外我的这个喷口十分的轻,也就是在十克左右,强度高,密度小,这就是我选择堵漏王来做材料的原因...
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6楼
我觉的LZ喷侯圆柱段太长了点
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7楼
我觉得你这个模具设计本身就有问题,拉喷可不只是简单的两个椎体套在一起
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black(作者)
8楼
嗯...
但是加工抛物面很难...
下次有机会去找更好的车床加工..
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9楼
我发现上海车个东西真的很便宜
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10楼
车床貌似很难找~~~~~~~~~~~~~~~~~
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black(作者)
11楼
准确的来说,找到好的车床很难....
找到好的车工更难..
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2009-10-03 04:16:58
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12楼
恩,你考虑的很周到的,这样很好!支持!
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black(作者)
13楼
啊,感谢支持。
在这里说明一个问题,就是我的图画,压缩段角度是60度,而不是30度,我其实本来是想标明半角的,而且膨胀段是25度。
在图纸上没有标明清楚
特此修正..
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2009-10-05 08:59:09
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black(作者)
14楼
啊~
国庆节快要结束了...
可惜我的爸爸还没有一次出去...
连燃料都没有熬..
可能国庆节实验不了了..
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2009-10-06 13:42:14
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15楼
这么大,会不会很重啊?
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2009-10-07 13:04:00
16楼
我不太同意RDX的说法
拉喷用弧形喷管提高不了多少效率,而且会使加工难度大大增加
毕竟我们的火箭太小了
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2009-10-13 05:43:45
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17楼
记得某人说过怎样的小喷管还不如螺母喷管
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18楼
喷管扩张比太大了,可能会造成推力损失。
模型火箭发动机内压力不大,建议喷管扩张比小于10
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19楼
拿胶带在圆棒上绕很厚一层,边绕边偏移,可以作出锥形和弧形喷管模具
引用第16楼warmonkey于2009-10-07 13:04发表的  :
我不太同意RDX的说法
拉喷用弧形喷管提高不了多少效率,而且会使加工难度大大增加
毕竟我们的火箭太小了
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2009-10-16 07:26:45
2009-10-16 7:26:45
20楼
非常牛逼啊,学习了

不过拉瓦尔喷管的扩张段不是用钟形效果好吗,为什么用圆锥?
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black(作者)
21楼
可以这样说吧~
理论上的设计与实际的操作是有很大的差距的...
要车抛物面就必须要纵轴控制变速,那样的话手动进刀的车床就不符合要求了,就必须要用到数控车床,可惜的是我们这里没有这种车床。
但是如果不严格控制弧面函数的话,做了就像没做一样,但是锥形的话,在小距离上角度的控制可以相对来说比较接近于函数曲面,就是这个原因。
对于LS几个所说的事实,的确是这样的,现在已经开始着手制作适合于糖类燃料的补偿燃烧室的模具了。
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black(作者)
22楼
然后由于种种原因,没能测试。
但是这样说吧。
我在实验之前,我使用了尘封多年的气炮,它的接口与我的发动机外壳相同.
我加压到0.75Mpa然后释放,可以听到很尖锐的声音,可以说是非常的尖锐。
但是换成直喷就没有这种效果,但是还是不能确定。
因为超音速气流的产生与热气流的膨胀是分不开的,但是拉瓦尔喷口的构造也给予了高压气流的高流速,这还是要等到测试以后再说。
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2009-10-17 09:56:06
23楼
这个补偿燃烧室是什么概念?
引用第21楼black于2009-10-16 22:34发表的  :
对于LS几个所说的事实,的确是这样的,现在已经开始着手制作适合于糖类燃料的补偿燃烧室的模具了。
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black(作者)
24楼
引用第23楼拔刀斋于2009-10-17 09:56发表的  :
这个补偿燃烧室是什么概念?

概念就是使燃气二次燃烧
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25楼
是否混入空气冲压燃烧?
引用第24楼black于2009-10-17 18:08发表的  :
概念就是使燃气二次燃烧
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2009-10-18 07:28:27
black(作者)
26楼
不混入空气燃烧,我用的不是那种液体火箭的机构..
只是让没有燃烧完的燃料在燃烧室内再次燃烧..
火箭后面不是有一条长长的火焰吗....(魔神教导)
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2009-10-19 12:36:24
2009-10-19 12:36:24
27楼
圆锥后面加圆柱把气流方向调直就和抛物面差不多了
引用第21楼black于2009-10-16 22:34发表的  :
可以这样说吧~
理论上的设计与实际的操作是有很大的差距的...
要车抛物面就必须要纵轴控制变速,那样的话手动进刀的车床就不符合要求了,就必须要用到数控车床,可惜的是我们这里没有这种车床。
但是如果不严格控制弧面函数的话,做了就像没做一样,但是锥形的话,在小距离上角度的控制可以相对来说比较接近于函数曲面,就是这个原因。
对于LS几个所说的事实,的确是这样的,现在已经开始着手制作适合于糖类燃料的补偿燃烧室的模具了。
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black(作者)
28楼
回LS的,的确实这样的.
我也想过.但是糖类燃料的膨胀限度并不大,加了和没加是一样的.
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29楼
减小气流方向倾斜的损失,跟膨胀限度无关
引用第28楼black于2009-10-19 16:49发表的  :
回LS的,的确实这样的.
我也想过.但是糖类燃料的膨胀限度并不大,加了和没加是一样的.
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2009-10-21 12:14:22
2009-10-21 12:14:22
black(作者)
30楼
ls的,我知道你的意思。
因为这样设计会使气流呈锥型,加上一个直喷段就可以起到约束气流的作用。
谢谢你的建议,我会改进的。
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2010-01-24 21:31:42
2010-1-24 21:31:42
31楼
堵漏王做拉瓦尔喷管,我咋没想到 [s:92]
-100  科创币    phpskycn   2010-01-24    挖坟
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2010-05-26 23:23:05
2010-5-26 23:23:05
32楼
学习了,谢谢。
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2013-03-19 15:23:12
2013-3-19 15:23:12
33楼
其实我觉得还是金属的喷管好,可以多次利用,不一定要纯铁,可以买铜管。我过几天去找师傅帮加工个来玩[s:274][s:274][s:274]
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34楼
回 33楼(bh啥) 的帖子
铜管易被X请小心
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2014-02-16 18:58:25
2014-2-16 18:58:25
35楼
1000 发表于 2009-10-1 11:54
我发现上海车个东西真的很便宜


多钱呢
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2014-03-16 21:08:00
2014-3-16 21:08:00
36楼
我想问的是买个一大概多少钱
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2014-10-15 15:41:37
2014-10-15 15:41:37
37楼
谢谢了,正在学习中
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