塞式喷管设计工具发布+使用说明
LS
LS 2019-12-15纯技术
中文摘要
一款塞式喷管型面计算工具
关键词
塞式喷管设计计算工具
Excel

塞式喷管的确性能优良,但是其设计复杂,对于爱好者来说是个比较大的问题。本工具旨在为爱好者提供一个成熟的计算平台以及计算工具,为爱好者提供方便。

计算工具以Microsoft Excel为架构,具体计算方法参见我的另一帖子,链接如下。

https://www.kechuang.org/t/84892

软件界面

TIM截图20191215113540.png


使用说明:打开软件,左半部分是数据输入区。在输入燃料数据和发动机数据之后,摁下回车按钮,即可自动开始计算。

笔者以设计推力200N,室压10MPa,出口压力0.1MPa进行设计。摁下回车键后,在下方出现质量流量、出口马赫数、扩张比等必要的数据,在设计时参考。

TIM截图20191215113216.png

右半部分为塞式喷管型面的数据输出部分。

image.png

这一串数据和上面的数据对应原帖中的8个公式。在计算L(膨胀波长度)时采用分段计算的方法。

image.png

如图,跑出来的是一长串的数据,在实际使用时只需要看3行用彩色字体标出的数据即可,其余数据只是为了方便计算,可以忽略。后面的3列重复数据是计算机制产生的正常现象,不影响正常使用,在实际建模时只用看其中的一个数据即可。


下面是软件,请大家自行下载使用。

塞式计算工具.xls
39.5k
XLS
72次下载


+1  学术分    虎哥   2020-01-01   鼓励根据理论研习的结果,开发工具链。
来自:航天航空 / 喷气推进
 
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2019-12-21 22:11:35
LS(作者)

补充:亲测,使用手机WPS软件,完美打开使用。

Screenshot_2019-12-21-22-10-05-702_cn.wps.moffice_eng.png


2019-12-15 12:01:58
LS(作者)

大家可以把软件使用时出现的问题回复在下面,我会加以改进。

2019-12-15 12:01:58
LS(作者)
1楼

大家可以把软件使用时出现的问题回复在下面,我会加以改进。

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2楼

现在塞式是在复兴吗?看来我也要考虑什么时候做个项目跟上大家的步伐了。

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LS(作者)
3楼
引用 以太科技LYB 发表于 2 楼的内容:
现在塞式是在复兴吗?看来我也要考虑什么时候做个项目跟上大家的步伐了。

对于塞式喷管这样高效的喷管确实是可以设计制造试车发射一条龙走的。

设计其实没什么,关键是制造。

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4楼
引用 以太科技LYB 发表于 2 楼的内容:
现在塞式是在复兴吗?看来我也要考虑什么时候做个项目跟上大家的步伐了。

很好



ps:还没复兴吧,这喷管说实话在业余界没啥卵子用,不过可以啥时候我们几个合作来1发??@LS

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2019-12-16 11:48:55
5楼
引用 ERIC20041219 发表于 4 楼的内容:
很好ps:还没复兴吧,这喷管说实话在业余界没啥卵子用,不过可以啥时候我们几个合作来1发??@LS

明年吧,今年没时间了,话说液机有兴趣吗?环缝液机。酒精气氧500N有一份未完工的设计。

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LS(作者)
6楼
引用 以太科技LYB 发表于 5 楼的内容:
明年吧,今年没时间了,话说液机有兴趣吗?环缝液机。酒精气氧500N有一份未完工的设计。

气氧酒精......煤油反而好一点(就是有积炭之类的)

话说为什么要那种非自燃推进剂呢?自然推进剂好搞,只是腐蚀性和毒性大。

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7楼

@以太科技LYB@LS

也是,明年再说也行,中考233阿

ps:自燃推进剂比液氧好保存多了。

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8楼
引用 ERIC20041219 发表于 7 楼的内容:
@以太科技LYB@LS也是,明年再说也行,中考233阿ps:自燃推进剂比液氧好保存多了。

肼类污染环境,不行。双氧水高浓度买不到。

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9楼
引用 以太科技LYB 发表于 8 楼的内容:
肼类污染环境,不行。双氧水高浓度买不到。

也是,hx阿!!!!!!233333333

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10楼
引用 以太科技LYB 发表于 8 楼的内容:
肼类污染环境,不行。双氧水高浓度买不到。

在燃烧室的混合比(轻微富燃料)下,肼类的燃烧产物污染并不比烃类和醇类大多少,只有在燃气发生器那种高度富燃料的环境下才会有较大的污染。因此,除非想做开式循环的发动机,否则不用太担心污染问题。

而氧化剂则不必拘泥于双氧水。高浓度的过氧化氢主要问题不在于买不到,而是容易发生爆炸等危险。就业余爱好者而言,最理想的自燃推进剂氧化剂是硝酸类(白烟红烟都可),不论是获取难度、安全性还是能量特性都比双氧水优越。(当然不是说硝酸就很安全,如果处理不当,都一样危险。)

液氧的话,基本得等到用常温推进剂把一些基本技术搞成熟了再用,否则众多技术难题集中到一起,很容易中道崩殂。。。。

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11楼
引用 浪里黑条 发表于 10 楼的内容:
在燃烧室的混合比(轻微富燃料)下,肼类的燃烧产物污染并不比烃类和醇类大多少,只有在燃气发生器那种高度.....

   这是在研究环塞,技术并不成熟,难以保证成充分燃烧,肼燃料类污染性不是单考虑其燃烧产物,还包括其自身,无论如何,氮的氧化物的污染性是远大于水和二氧化碳的。

  硝酸类的氧化剂具有强腐蚀,高毒性的特点,需要特殊防护,并且同样有污染,不过双氧水危险性的确也要特别小心,如果是我的话还是不会考虑硝酸类。

  自燃推进剂的发动机固然有其优势,但个人还是不大喜欢自燃类推进剂。

  我比较喜欢玩气氧酒精的发动机,主要因为是氧化剂易储藏,燃料易购买(其实就是穷,买不起杜瓦瓶等等费钱的玩意儿)。

  同样推荐先玩常温推进剂,这个得一步一步来,并且我并不因为小型发动机放不出多少污染气体就选择可能会造成污染的推进剂,在这个提倡环保的年代,污染物能少放点就少放点。(除非没得选)


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LS(作者)
12楼

不一定。

燃烧充不充分不是看喷管,而是看燃烧室。

为什么国外液氧煤油机能冒蓝火?就因为他们燃烧效率弄得很高,特征速度效率达到了98%。

目前多采用大毒发的原因就是好保存,密度比较大。

虽然气氧有其有点(气相混合,燃烧比较充分),但是同样的,也有其密度较低的缺点。

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2019-12-17 22:02:47
13楼
引用 浪里黑条 发表于 10 楼的内容:
在燃烧室的混合比(轻微富燃料)下,肼类的燃烧产物污染并不比烃类和醇类大多少,只有在燃气发生器那种高度.....

@以太科技LYB

@LS

楼上的同志们都说得很有道理。


但是,环塞是一种很敏感的喷管,如果因为加工硬伤问题在试车时故障,有很大的爆炸几率。然后硝酸什么的到处飞就不好评价了。


so,一步一个脚印,先从安全考虑总是好的。

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14楼
引用 以太科技LYB 发表于 11 楼的内容:
   这是在研究环塞,技术并不成熟,难以保证成充分燃烧,肼燃料类污染性不是单考虑.....

燃烧效率几乎完全取决于燃烧室特征长度,与喷管是拉喷还是塞喷没有关系。

气氧酒精虽然说安全性和技术难度都很低,但是有一些硬伤:1、混合比难以精确控制;2、无法实际上箭应用;3、如果想换成液体氧化剂(不论是液氧还是液什么),氧化剂相关的所有设计(管路,喷注器,etc.)都要推倒重来。只能说,气氧可以作为一个起步,但想要有任何技术进步都需要更换。

话说回来,不论是正常使用还是泄漏事故,硝酸类都还是比双氧水安全,只要做好防护不让它往身上喷。

[修改于 3 个月前 - 2019-12-17 22:35:55]

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15楼

此处来一个数据:在8MPa室压、1atm出口压强下,高密度硝酸(简化为56%硝酸、44%四氧化二氮)与偏二甲肼的组合,最佳混合比2.89,平衡流理论比冲281.7765s,排气主要污染物(不包括CO,因为业余界的推进剂几乎不能避免)为一氧化氮,但含量仅有约7*10^-6(摩尔分数),几乎可以忽略。综合密度1.28g/cm³,算是相当优秀。


另外,如果一定要用氧来做氧化剂,也不必拘泥于酒精做燃烧剂,可以考虑煤油。如果买不到航天煤油,可以用D60、D80两个型号的溶剂油替代。唯一注意的就是室压必须高于6.9MPa,否则会留下残渣。胺类燃烧剂也是个不错的选择,可以和各种氧化剂自由搭配。


不论是自然还是非自燃,不论是什么燃烧剂,也不论是从能量还是安全角度考虑,都高度不推荐高浓度双氧水作为氧化剂。

[修改于 3 个月前 - 2019-12-17 22:58:42]

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16楼
引用 浪里黑条 发表于 15 楼的内容:
此处来一个数据:在8MPa室压、1atm出口压强下,高密度硝酸(简化为56%硝酸、44%四氧化二氮).....

好的,不过自然推进剂一开始还是不会考虑。我们倾向于氧气主要是考虑到爆炸的可能性,以及HX,安全等等问题。总之还是谢谢你的数据和建议。

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2019-12-18 18:23:50
17楼
引用 浪里黑条 发表于 14 楼的内容:
燃烧效率几乎完全取决于燃烧室特征长度,与喷管是拉喷还是塞喷没有关系。气氧酒精虽然说安全性和技术难度都.....

怎么说呢,现在就是起步。单从成本及取材上来讲,我还是坚持先气氧酒精。当然,你的说法不无道理,但目前情况,我坚持我的做法。

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2019-12-21 22:11:35
2019-12-21 22:11:35
LS(作者)
18楼

补充:亲测,使用手机WPS软件,完美打开使用。

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2020-01-01 13:39:59
2020-1-1 13:39:59
19楼

环塞在建中,预计明天能拿到,A24燃料还没完成,试车时间未知。

顺便问一句哪位大佬知道氯丁二烯(即2-氯-1,3-丁二烯)的生成焓,cpropep里面没有氯丁胶,没法模拟

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20楼

话说这东西很容易炸吗。。。

用A24推进剂

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