关于反推无铝APCP燃料燃速的结果与原发动机数据的对照仿真
樊舒扬 Quix
中青为科技,中国 上海
qxdnfsy 2019-8-6原创 模型固体火箭发动机专业设计理论
中文摘要
发布了反推无铝APCP燃料的燃速结果,同时基于这一结果对原发动机进行了对照仿真。

之前在论坛看到了winter同学发的关于无铝APCP的试车数据的帖子,遂着手进行了这一燃料的逆向

这个贴子不打算介绍全部理论细节,只发布一下结果,理论部分会留待日后再发帖。

原帖地址:https://www.kechuang.org/t/83645


燃料配方:

AP 77(I类60,III类17) ,HTPB(羟值0.80,含水量0.1%)  12.8,DOA(含水量低于0.2%)  6.2,蓖麻油  1,MDI(拜耳44v20)  1.7,CuO  0.6


反推的燃料燃速数据

压强<0.8Mpa
n=0.969
b=7.588*10^-9


压强>0.8Mpa
n=0.3203
b=0.04982*10^-3


由于试车最大压强反推约为1.746Mpa,燃料燃速在高压段的信息有缺失,也是没有办法的事情...

燃料燃速.jpg

发动机参数:药柱长146mm,直径27.2mm,内孔15mm喷喉直径8mm,扩张比为3.5

由上述的反推算燃料性能推算原winter的发动机数据的结果如下:

apcp发动机推力.jpg

通过简单的等熵膨胀的微分方程的推算就知道,推力下降应该是极快的,所以1.35秒后的推力数据应该是推力台应变片的回弹导致的错误测量。

我自己的推力台实验也同样存在这一问题,解决方法是删除导轨等存在阻尼的原件,使得应变片的恢复尽量的快为好。

apcp发动机压强.jpg

(注意前方的压强峰,由于电脑算的慢所以在推力计算的时候把点取的比较少,所以找不到这个峰了...)


有人想说无铝APCP怎么比硝糖还差的话,请注意,APCP的两相流效应没有硝糖这么大,其凝相质量比仅为0.01,硝糖则为0.425~0.44

从下边的内弹道仿真就可以看出来了区别了

apcp对比.jpg

论坛之前有个cim大神的简单反推算法,由于winter的这个发动机采用了拉喷,单端面等复杂情况,所以其实根本不适用。

我是通过反算精确的拉喷推力系数(cim直接取直喷为1.05,实则误差很大)来得到的压强解,再通过前向差分求解妮求解原方程算得燃速(cim是通过简单的平衡压强,实际上纯气相模型是完全可取的,对于如硝糖这类存在严重两相效应的反算则不再适用了)。具体留待日后发文了

usercim原帖:https://www.kechuang.org/t/30946

(下面这几个图我没仔细画,不过研究了一下usercim的估法的诸多误差,对于winter的这个发动机误差没有特别大也算是运气吧,其他工况下正确解和cim的算法差值还是非常大的)

IMG_1287.PNG

IMG_1283.PNG

关于硝糖反推两相效应误差的直观展示,对于APCP则可以忽略这个问题(凝相质量比太小了)。

两相流误差.png



我是一名国际学校的高二生,有兴趣找我研究探讨算法的可以加我qq(先私信)


来自:火箭技术 / 喷气推进火箭技术 / 火箭燃料
 
4
qxdnfsy 作者
1年7个月前
1楼

忘记说了,上述的反推燃速数据是SI制的,也就是r=b*p^n,r的单位为ms^-1,p的单位为Pa

压强<0.8Mpa
n=0.969
b=7.588*10^-9


压强>0.8Mpa
n=0.3203
b=0.04982*10^-3


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Winter
1年7个月前
2楼

强。。。强烈滋磁!

这些年来,一直没有一个可靠方法(或者说算法)能让我们在简易的业余条件下测得推进剂的燃速压强指数和燃速压强系数。在这样缺乏数据的条件下,优化发动机基本靠估测甚至猜测。这样的讨论对业余固体火箭的发展有非常大的帮助。

总之还是强烈滋磁!

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qxdnfsy作者
1年7个月前
3楼
引用Winter发表于2楼的内容
强。。。强烈滋磁!这些年来,一直没有一个可靠方法(或者说算法)能让我们在简易的业余条件下测得推进剂的...

捕捉dalao一枚


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LS
1年7个月前
4楼

支持

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