【廣局神作】RNX-HTPB星孔燃料系列
首先,我要在此感謝廣州KCSA項目組成員及ehco,乖老漢等壇友的鼎力支持~

RNX是我壇近日一來普及度較高的一種非鹵燃料,由於其性能穩定,原料易得,造價低廉等優良特性,因此倍受火箭愛好者青睞。

為了達到在此基礎上,提高綜合性能,KCSA-GZ項目組引進HTPB對一系列燃料進行了大量系統改進,並在奮鬥了無數個日日夜夜,失敗了掰指頭也算不過來的失敗之後,終於研究出了一種工藝簡單,性能優良的改性RNX燃料。並于今日傍晚進行了直徑50*220的初級規格發動機測試,獲得成功!

【燃料製造,裝配發動機】

基於RNX的配方,綜合多次實驗後的結果,新型RNX-HTPB燃料的比例已趨於成熟

配方為:
E51 16%
T31 4%
HTPB 2%
三價氧化鐵 8%
硝酸鉀 70%

製造過程才用尼龍棒手壓填藥,採用外徑Φ50*75白色PVC作為襯模,以6061-T6鋁管作為外模,Φ25尼龍棒作為填藥棒等作為操作工具,進行手動操作。

1.按比例將乾燥後的KN與氧化鐵加入到旋片粉碎機內,進行小於10s的高速粉碎(產物目數接近600目)
1.jpg

2.將E51與HTPB按比例攪拌混合(E51及HTPB均為無色粘稠液體,攪拌后變成乳白色),然後加入T31,並迅速攪拌數秒

3.稱量粉碎好的KN/氧化鐵混合物逐次加入到粘合劑中,並用筷子迅速攪拌,直至成為濕砂裝(容器側面和底部很容易殘留大量粘合劑)

4.將容器中初步混合好的固體倒出,用手反復揉捏(做什麼都要帶套套才安全)
2.jpg

5.將揉捏好的RNX-HTPB燃料,分次以小坨形式加入到模具中(模具底部要襯有塑料薄膜,避免燃料粘結到鋁製模具上)
並用尼龍棒及時打壓成均勻扁平層,之後加入下一坨,如此反復

6.將燃料全部填入模具後,連同模具一同放入恒溫乾燥箱內烘烤固化(60℃-3h,過高溫度會倒置固化速度太快,藥柱產生內應力,不利於後期加工)

7.脫模,並將藥柱處理成設計規格尺寸(這裡使用車床進行切削,鑽孔)
3.jpg

焓熵表示端面十分給力
4.jpg

切好的藥柱(Φ50*54 Φ12內孔),與拉風牌發動機(燃燒室有效長度220mm,2.5mm厚鉻鋼殼體,45#噴口堵頭)
5.jpg

8. 使用手鋸(兩層鋸條)進行內孔加工,加工出6條寬度2mm深度10mm的藥槽)

9.裝配發動機(其中有3片橡膠墊圈,及1片橡膠墊片用於隔熱;≥20kg超級暴力的45#發動機測試臺,藥柱,及發動機)
6.jpg

全家福
7.jpg

用直尺對藥柱進行定位裝配
8.jpg

臺鉗旋緊發動機堵頭
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手動調整固定螺絲
1.jpg

裝配完成後,將2g銀藥(200目KP:600目Al → 4:1)倒入發動機內,搖晃附著在藥柱表面後,將其倒出
2.jpg

裝配完畢,準備試車~~

点击此处查看视频
+1  学术分    ehco   2012-04-17   这分是为星内孔加的。图片极品亮骚!
+1  学术分    虎哥   2012-04-18   大家都加了那么多了,我就加个1分就行了,哈哈。
+50  科创币    jrcsh   2012-04-17   高质量发帖
+60  科创币    wesker   2012-04-17   高质量发帖
+1  科创币    delete   2012-04-17   工艺精湛!
+22  科创币    qg2010   2012-04-17   大爱呀
+200  科创币    拔刀斋   2012-04-17   星孔+HTPB同时发布,试车效果相当好啊
+45  科创币    极度深寒   2012-04-17   高质量发帖
+50  科创币    673207259   2012-04-18   如此神贴。膜拜
+20  科创币    delete   2012-04-18   终于见到星形孔了
+49  科创币    alex.chen7   2012-04-18   高质量发帖
+100  科创币    乖老汉   2012-04-18   KC的第一枚星形内孔药柱。燃烧稳定,焰型漂亮,牛。设备齐全,让俺欣慰的牙齿痒痒。
+50  科创币    旗舰   2012-04-18   膜拜晚了。
+30  科创币    ltl   2012-04-18   神级做工,强烈膜拜
+50  科创币    乖雪狼   2012-04-18   手工精致啊,堪称神品!小熵熵几时装机发射啊?有空过广州去观摩一下~!
+50  科创币    wuym   2012-04-18   rnx发扬光大
+200  科创币    kevin   2012-04-18   发动机很给力,声音很萌!
+100  科创币    火箭爱好者   2012-04-18   
+25  科创币    nongmiintou   2012-04-18   
+200  科创币    y2k   2012-04-19   上次沒看到真可惜= =
+50  科创币    gongluzhu   2012-04-19   神作 神作  还是期待HTPB铝的燃料  试验过130目的问题真TM爽啊
+1  科创币    tyty   2012-04-20   燃烧时间太短,跟二踢脚差不多
+200  科创币    qharryq   2012-04-21   此贴超级牛B!膜拜膜拜!!!
+50  科创币    云烟   2012-04-22   好久没上坛子了。一上来就有神作啊
+25  科创币    susinong3   2012-04-22   灰常成功……
+1  科创币    Siliconwafer   2012-04-24   咋喊了点火好长时间才冒火呢。。
+1  科创币    向钱看向厚赚   2012-04-28   漂亮,牛逼,顺便弱弱的问一下什么是广氏家族?
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来自:航天航空 / 喷气推进
 
2012-4-19 9:19:39
51楼
回49楼
E55的分子链节与E51和E44完全相同 差别只是分子量的大小
另外E55的官能度要比其他的高 反应性更强 体现在固化时间比较短
说明一下用E55的时候同样需要添加活性稀释剂 否则粘度仍然太大不符合浇铸要求
只是相比其他的树脂添加量减少  所用的固化剂量也就能减少( 同样是一个链接节有两个活性基团 稀释剂的分子量是最小的 所以活性稀释剂的官能度是树脂的好几倍 多加了稀释剂那么固化剂的量就要大幅度增加) 总体体系的粘度就能降低(多乙烯多胺固化剂的粘度也不能小视 聚酰胺就更不用说了)
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2012-4-19 9:33:12
52楼
唔 还有需要提醒的一点就是
官能度越大的体系固化时间越短 粘度上升的时间也越快 可操作的时间也就越少
虽然体系的初始粘度是小的 但是操作时间短了就无法完成浇筑 就算完成了均一性也会受影响
要在其中找到一个平衡并非易事
所以我有放弃环氧的打算 准备试验聚胺脂 不过今年内比较忙估计没有时间继续
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53楼
回 46楼(拔刀斋) 的帖子
E51本身不含有稀释剂和增韧剂,倒是那个淘宝店有一种透明环氧是用E51加稀释剂调和的,然后配以透明固化剂。流动性强的无敌,且固化时间长出几倍,没做过药柱实验,现在我用这个裹玻璃钢,浸润性很好
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54楼
回 50楼(673207259) 的帖子
没有用呢,用了再告诉你吧。
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2012-04-20 20:51:05
55楼
出来冒个泡    发现小熵熵帖子果然神器
+10  科创币    673207259   2012-04-20   厂长威武。。您的发动机造福我们论坛了、
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56楼
回 45楼(bkh123) 的帖子
准备高考,目前没什么进展,你那边怎么样?
+1  科创币    拔刀斋   2012-04-21   果然武术适合备考的时候练,握爪
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2012-04-21 00:15:06
57楼
楼主的帖子很完美的证实了RNX在高压下毫不逊色的燃速。。。。
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58楼
回 57楼(迷雾水珠) 的帖子
注意看药柱形状薄一些所以燃烧时间较短。
如果真是低压低速高压高速,压力指数就悲剧了。
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59楼
燃料里面再混点能才怎么样?可以增加比冲吗?
+1  科创币    leeqingyang   2012-04-21   rdx
+1  科创币    亚里士缺德   2012-05-29   金坷垃才是王道
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2012-04-22 00:23:47
60楼
工作时间太短了,能有个10秒也好啊!
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61楼
楼主是如何解决多段药柱的结合问题的?
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2012-04-23 11:42:33
62楼
LS:
硅胶垫片+压紧
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63楼
以前固体试车都看到马赫环,这次确没有,不过火焰(羽流)更像导弹的了,也更长。是不是过度膨胀(出喷口后受外部空气挤压)才出现马赫环,(话说液体火箭也有)。
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2012-04-24 08:22:22
64楼
引用第63楼chaozhou于2012-04-23 22:07发表的  :
以前固体试车都看到马赫环,这次确没有,不过火焰(羽流)更像导弹的了,也更长。是不是过度膨胀(出喷口后受外部空气挤压)才出现马赫环,(话说液体火箭也有)。

一是要足够的出口排气速度,这是先决条件
二是要足够的燃气余温,温度不够的话,即便产生马赫环,波长太长肉眼无法辨识
三是贫氧燃料含有较少的金属颗粒产物,燃烧室未燃尽的金属颗粒会在喷出后补燃,高发光亮度影响观察
四是要合适的膨胀,过或欠膨胀均会造成尾焰的收缩或发散,影响出环效果。

总体来说,KN系列的燃温一般在1500K左右,还不足以达到肉眼可辨之色温,即便排气速度达到,肉眼也观察不到马赫环。
有条件者可用红外波段摄像机验证一下。

下面是RAP燃料拉风牌发动机,相比广局的发动机,药量仅为75g,排气温度达到2500K左右,可见整个扩张段全部达到红炽状态,马赫环清晰可见。

2.jpg
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65楼
回 64楼(ehco) 的帖子
除了金属颗粒,排气中的其他颗粒物如KN系列燃料燃烧产生的金属氧化物或液氧—煤油发动机贫氧燃烧产生的碳粒在高温下处于白炽状态也会遮盖马赫环。
+10  科创币    ehco   2012-04-24   正解!
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66楼
对于以上二位的解释,我有几点疑问:
1.    (对于一、二)这次也是RNX(加了点丁羟),又是六角星孔,整体燃速更快,排气余温应不亚于以往的,速度也肯定达到。
2.    对于四,刀版发过过度膨胀的图,也出现极清晰的马赫环,倒是欠膨胀的没看见过。
3.    对于三,液机也是设计贫氧(产生小分子氢),马赫环也是极清晰。
我好像在哪(好像是铁血)看过马赫环是燃气过度膨胀(造成低压)排出外部受空气挤压折回相撞,升温而出环,之后又反弹,受挤压折回,又一环………直到条件不足以出环。以往有环的尾焰都是收缩的,这次是发散的,环却没了(更导弹一样)。
我的解释是,这次用星孔,燃速快,压力高,燃气得到合理膨胀,故无环。以往燃气过度膨胀(其实我一直觉得大家的扩张比过大,不知对不),所以收缩出环。
液机考虑到高空低压,故设计在地面过度膨胀而出环,高空才得到合理膨胀。以上解释不知对不,希望改正,谢谢。
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67楼
引用第66楼chaozhou于2012-04-24 09:59发表的  :
对于以上二位的解释,我有几点疑问:
1.    (对于一、二)这次也是RNX(加了点丁羟),又是六角星孔,整体燃速更快,排气余温应不亚于以往的,速度也肯定达到。
2.    对于四,刀版发过过度膨胀的图,也出现极清晰的马赫环,倒是欠膨胀的没看见过。
3.    对于三,液机也是设计贫氧(产生小分子氢),马赫环也是极清晰。
我好像在哪(好像是铁血)看过马赫环是燃气过度膨胀(造成低压)排出外部受空气挤压折回相撞,升温而出环,之后又反弹,受挤压折回,又一环………直到条件不足以出环。以往有环的尾焰都是收缩的,这次是发散的,环却没了(更导弹一样)。
.......

一、余温受氧化剂化学性质影响较大,KN燃料不含金属的情况下,温度一般不超过1800K,还是燃烧室温度。
二、欠膨胀的图给您看两张,直喷管马赫环(气态氧-丁烷,燃温3500K)
1.jpg    4.jpg
三、您理解有误,不是贫氧就看不到马赫环。而是说贫氧下的金属颗粒(碳粒)补燃发光,或如刀版说的固态氧化产物受热发光掩盖了马赫环。

对于您说的导弹或火箭发动机,喷管扩张段一般是综合尺寸和排气效率选择取一个较为合适的扩张比,一般在300-1000之间,设计高度5-10Km,也有部分高端发动机采用双段R式套筒喷管,以产生两个最佳高度。
也即是说,在海平面应该是过膨胀,越过设计高度后欠膨胀。所以看到火箭导弹高空后都是扫帚状尾焰。
+100  科创币    猎鹰   2012-05-02   好漂亮的马赫环啊
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2012-04-28 19:57:18
2012-4-28 19:57:18
68楼
星孔给力!!
ps:我是来诈尸的~~~~~
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2012-05-21 13:31:17
2012-5-21 13:31:17
69楼
很久沒有來了現在藥柱也可以用車床加工了..............
+1  科创币    焓熵`   2012-05-21   啊啊啊·   你在哪,我現在在佐敦~~~
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2012-05-26 18:01:26
2012-5-26 18:01:26
70楼
楼主的粉碎机让我的直径6cm的研钵情何以堪啊!
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71楼
对于马赫环的成因等,我说出了自己的看法和疑问(一个多月前了),谢谢 ehco大神和刀版的指教,在这里,我总结一下,不对的地方希望大神指出。
         马赫环是高速气流(一般都要超音速)出喷管口后继续膨胀,受大气挤压要折回,汇聚相撞升温而出现亮环,之后又弹出,又折回又一环……直到气流不足以出环。
         发散的尾焰是欠膨胀或合理膨胀的,收缩(像以往的RAP)是过度膨胀的。欠膨胀(发散)会影响出环效果(气流发散,不容易折回对撞……)
         燃气中的固体颗粒会影响我们看到环(环是有的,但看不到)。所以液机易间环(RAP燃气无固体,燃温也足够,所以也容易出环,固体则较难(还是有的,但看不到)。过低的燃温也影响我们看到环(气体的流动还是一样,但不能出现可见的环,像五一试车,喷管口有环的形状,但看不到环,甚至没火)。
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2012-06-17 18:57:03
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72楼
开星孔槽的加工精度还需要提高,看起来歪歪扭扭的,手工加工应该也要有辅助模板什么的为好……
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73楼
回 72楼(侧卫007) 的帖子
这是第一次实验,后面的几次都用了机加工
https://www.kechuang.org/t/45850
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2020-07-28 16:19:27
2020-7-28 16:19:27
74楼

直接压出来固话后没有气泡,甚是强大。

不知道直接采用HTPB以及固化剂粘合成KN-HTPB是否可行。

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