模型固体火箭发动机拉法尔喷管初步设计与发动机综合性能提升方法的研究
樊舒扬 Quix
中青为科技,中国 上海
qxdnfsy 2019-8-8原创 模型固体火箭发动机专业设计理论
中文摘要
本文简单的探讨了固体火箭发动机拉法尔喷管的工作状态与一般设计方法,并通过了一些实例研究了其对性能提升的情况,结果表明对于一般的低压发动机使用拉法尔喷管对推力的提升较小,对于高压发动机而言则很有必要。同时药柱可燃端面数量也对发动机总体性能起到了关键的作用。
关键词
拉法尔喷管内弹道模型火箭发动机

闲话:上篇帖子没啥人看啊....总之这是第二弹。本系列文章的宗旨是方便爱好者进行科学的发动机理论设计,有任何疑问或意见欢迎直接私信我哈~

关于拉法尔喷管考虑流动损失和气流分离的最终优化设计的计算我会另发文,大概原理是最优化考虑摩擦的一维定常流+气流分离经验式,敬请期待

这个系列的下篇我会写两相流内弹道的计算~~

(由于我比较喜欢使用WPS的公式输入而不是latex...造成文章没法写到论坛里,如果要进行修改工作又实属过于繁重,只能继续用pdf+图片上传我的文章,之后会尝试修正这一问题,大家见谅哈)

(尝试进行搜索关键词 ‘拉法尔’,‘拉法尔喷管’,‘拉法尔喷管设计’,应该都是可以搜索到本文的,所以应该没有什么问题吧...)


上篇关于尾喷口是否临界的讨论的传送门:https://www.kechuang.org/t/84389


正文:


[修改于 2 个月前 - 2019-08-08 13:15:25]

来自 喷气推进
 
2019-8-8 13:07:36
qxdnfsy(作者)
1楼

忘了发pdf了....补上..

话说这个帖子是不是又要沉了...服...

关于模型火箭发动机拉法尔喷管设计与性能提升的讨论.pdf497k17次下载


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2楼

挺好的

如果是其他凝相物含量比较小的燃料可不可以只用纯气相模型模拟发动机内弹道?

同时建议LZ进行变量模拟,把收敛和扩张段角度变换,分别进行模拟,这样更让人信服,结果也更精确。

总之还是挺好的


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qxdnfsy(作者)
3楼
引用 LS 发表于 2 楼的内容:
挺好的如果是其他凝相物含量比较小的燃料可不可以只用纯气相模型模拟发动机内弹道?同时建议LZ进行变量模.....

对于两个模型表现差不多的燃料而言可以采用气相,例如无铝APCP(高铝APCP仍然会有误差)

你说的第二条会在之后的帖子中论述最终设计型面究竟如何搞的问题的~

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4楼

通过改变孔型使室压曲线变平对于固体火箭很重要,这减小了室压的极差

说到为什么要减小极差。。。

室压极差大对于发动机壳体的减重设计非常不利,因为发动机厚度设计主要取决于发动机的最大室压。而且会使发动机大部分时间都工作在喷管效率低的室压下,燃料比冲利用效率低。

文中讨论了单纯使用圆孔和圆孔+端面的设计。单圆孔设计的缺点在文章里已经表现的很清楚了,但是圆孔+端面的设计也有个比较大的缺点:因为在参与燃烧的端面,高温燃气全程直接怼隔热层,所以隔热层设计要求很高。比如在我的CuteO₂-40-B型发动机的第一次试车中,就因为上述原因(以及密封问题)发生了壳体烧穿(具体情况请看我发的那个事故报告贴)。最合适固体推进剂的孔型,应该还是各种异形孔(比如星孔)

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qxdnfsy(作者)
5楼
引用 Winter 发表于 4 楼的内容:
通过改变孔型使室压曲线变平对于固体火箭很重要,这减小了室压的极差说到为什么要减小极差。。。室压极差大.....

见笑了,我+我还有一个计算员暂时解不出异型孔的喷燃比变化的解析法解,于是没法进行除浅内孔,纯圆孔,端面可燃外的其他装药的计算....

应该会尝试计算机直接求解的方法计算喷燃比变化,以弥补当前几何解析法的严重弊端,这样对于多数外七八糟的型面都可以计算了,甚至可以找到理论最优装药的方式~

未来可以考虑补上各孔型装药的仿真模拟,另写一篇文章

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qxdnfsy(作者)
6楼
引用 Winter 发表于 4 楼的内容:
通过改变孔型使室压曲线变平对于固体火箭很重要,这减小了室压的极差说到为什么要减小极差。。。室压极差大.....

不过根据圆孔装药的理论仿真,极差大情况下总冲甚至会比极差小的时候略高,可参考文中图9

(挂个英文的看起来更专业些( ̄▽ ̄)")

figure 9

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7楼
引用 qxdnfsy 发表于 6 楼的内容:
不过根据圆孔装药的理论仿真,极差大情况下总冲甚至会比极差小的时候略高,可参考文中图9(挂个英文的看起.....

考虑到发动机壳体厚度的话,这个提升是得不偿失的

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2019-8-9 11:16:46
8楼
引用 qxdnfsy 发表于 5 楼的内容:
见笑了,我+我还有一个计算员暂时解不出异型孔的喷燃比变化的解析法解,于是没法进行除浅内孔,纯圆孔,端.....

给你个建议,就是建议啊。。。

AutoCAD和SolidWorks都可以模拟出燃面的变化情况。kc上也有此类的帖子,可以去翻翻。

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qxdnfsy(作者)
9楼
引用 LS 发表于 8 楼的内容:
给你个建议,就是建议啊。。。AutoCAD和SolidWorks都可以模拟出燃面的变化情况。kc上也.....

不是直接可以自己编程的都没法用

solidworks我一般拿来验证算的对不对用的

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