【纯水】【已完结】KNSU小口径无喷管发动机的设计与仿真

“喜看稻菽千重浪,遍地英雄下夕烟!”——题记

1 想法

RTL还没到,某些东西没法搞,再开一个纯练作文水平的坑。

名字说的那么高大上,其实就是一个窜天猴。不过无喷管发动机的好处是可以三无(在药柱设计合理的情况下可以做到无喷管,无承压的堵头,无承压的壳体),从而大大减小无用的重量。同时这玩意工艺简单啊……再就是在有可靠的堵头和壳体的情况下,由于工作压强不大,又没有常规意义的喷口,或许可以使用各种粉压推进剂:即使万一技术不过关炸了也就是个烟花,而不是破片手雷。介绍一下这篇文章的内容:推导无喷管发动机的喷燃比计算公式;设计发动机;仿真测试(SRM软件);仿真误差分析。大家应该注意到这是坐了电脑前面两节微机课就能写完的,而不是大量玄学的实验。

2 喷燃比公式推导

假设发动机内处处燃速相等,只有后端面燃烧。

对于一个初始内孔半径r,药柱半径R,已经烧掉x,长度l的发动机,其燃面面积为

S燃=2π(r+x)(l-x) (1)

其喷口面积为

S喷=π(r+x)(r+x) (2)

喷燃比为

Kn=S燃/S喷=(2l-2x)/(r+x) (3)

最多用到了初二上分式的知识,但愿我没推错。

显而易见,刚点火时其喷燃比最大,所以最大喷燃比公式为 Knmax=2l/r (4)

3 发动机设计

由经验可得,硝糖火箭喷燃比一般在120左右,初始内孔半径为2mm,代入(4)解得l=120。

R=8mm,不解释。

推进剂选用KNSU,其余好像没有多少内容了

4 仿真

首先是喷燃比数据,横轴为已经烧掉的厚度,纵轴为喷燃比:

pic

 由上图看出,喷燃比较高的时间其实不长,这就要求点火干净利索,尽快完成。

下面是使用SRM软件模拟的一些结果,注意我填参数时喷管烧蚀那一项填的是2R-2r。由于软件出了点幺蛾子,所以没搞出推力曲线来。但是利用比冲的定义,取比冲20s,估算平均推力能到个10N左右,够起飞了……

pic

 

pic

 5 分析与总结

首先,从上面的图看,直孔的无喷管发动机除了当个钻天猴以外基本没啥卵用,对推进剂的浪费挺严重的。但是,如果能够真正通过合理设计实现“三无”并大幅加长发动机,那它由于极低的死重和廉价的成本将在某些场合大放光彩。仿真上没有考虑气体流速差异对燃速的影响,如果加以考虑,那他燃烧推进剂的速率将比不考虑时大,且燃烧面积也增大,但是这样他的喷口面积也会增大,估计变化会很复杂。

完了,仿真时没有选择端面可燃……其实也没多大影响

感谢大家阅读,希望对大家能有点用


154454496(潍坊文华学校XJF)

2019-3-17下午

[修改于 3 个月前 - 2019-03-17 20:38:23]

来自 DIY,喷气推进
2
2019-3-17 20:33:42
154454496(作者)
1楼

终于写完了,坐的腰疼……喝茶去

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2019-3-20 19:44:08
2019-3-20 19:44:08
154454496(作者)
2楼

话说没人看吗?

+1  科创币    314152   2019-03-20   天茫茫兮星空寒,火箭一去兮不复还
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