比冲不错,点火看起来很顺利。什么时候上箭?
2019年11月23日,天梯-2发动机全功率试车成功
首先感谢喵姐,阿萌,阿坂,小银和辰辰对本次试验的提出的宝贵意见和莫大的帮助,感谢各位对我的关心及支持。
天梯-2发动机项目为登天-4探空火箭的子项目,本次试验为天梯-2发动机的第二次地面试车,本次试验目的如下:
1, 收集本试验的推力曲线
2, 验证发动机安全性,可靠性及性能,为登天-4飞行试验做准备
3, 试验Al(OH)3-PVAC喷管热防护材料
4, 试验一次性铝箔喷管堵盖
发动机简介
天梯-2发动机是由我自主设计研发的可复用中型固体火箭发动机,是登天-4探空火箭的配套发动机,曾于2019年8月,10月执行过一次小功率地面试车及两次低空飞行试验任务,本次地面热试车为此发动机的第四次工作。
发动机设计概括
燃烧室长度:300mm
燃烧室直径:50mm
燃烧室材质:6061-t6铝合金
喷喉直径:12mm
喷管扩张比:9
喷管材质:304不锈钢
初始喷燃比:312
最大喷燃比:317
燃料内孔:翼柱型孔
燃料:两段低铝APCP药柱,四个端面参与燃烧
点火方式:KN-Mg-Al点火药包点火
燃料制备
内孔加工
喷管及点火药包
视频(三机位拍摄)
发动机试车 (上机位).mp4 点击下载
发动机试车(侧机位).mp4 点击下载
发动机试车(慢放).mp4 点击下载
工作完毕
推力曲线
工作时间:1.8875s
喷气速度:1989.63m/s
燃料质量:0.5624kg
质量流率:0.298kg/s
平均推力:592.83N
最大推力:1020.6N
平均燃烧室压强=3.58Mpa
最大燃烧室压强=5.77Mpa
总冲:1119N/s
比冲:203s
总结
1, 本次试车成功收集到了较准确的推力曲线,经过分析得到了多项数据,为飞行试验打下基础,本次试验原定为3个端面参与燃烧,由于后端面绝燃处理有一定缺陷(使用电工胶布),导致正常工作后高温燃气点燃了后端面,形成了推力最高峰(1020.6N),这样虽然在发射时有利于获得足够的离架速度,但是燃烧室压强也会增大(本次试车峰值压强达到了13Mpa),容易导致发动机爆炸,后续我将使用更可靠的端面绝燃措施,杜绝此类现象发生。
2, 经过试验本发动机的安全性,可靠性及性能完全达到了设计要求,此发动机理论最大耐压30Mpa,本次试车发动机气密性良好,喷管及堵头采用12个12.9级的M4螺丝固定,硅胶密封圈密封,隔热层使用PVC管,间隙使用密封圈填塞,防止高温气体直接接触壳体(工作后壳体表面温度约70摄氏度)
3, 本次也试验了低成本的Al(OH)3-PVAC喷管热防护材料,使用PVAC作为粘合剂,氢氧化铝受热分解带走热量,但是这次试验结果不太令人满意,由于喷管热胀冷缩,导致材料开裂,没有起到明显作用,最终导致喷管受损严重,后续我将会尝试导热硅脂,橡胶等不同的粘合剂。
4, 本次试车使用了铝箔喷管堵盖,喷管堵盖在发动机储存时起到了密封防潮作用,在发动机点火瞬间能使燃烧室压强迅速建立,缩短点火延时时间,本次试车使用了6g KN-Mg-Al点火药点火,经过分析,本次试车点火延时时间约300ms,虽然并没有达到预期效果,但也是一个重大进展了。(再次感谢喵姐,阿萌等同志的帮助)
[修改于 4年10个月前 - 2020/03/08 19:39:10]
祝贺试车成功!
Some Questions:
XXXX(OH)3散热层中PVAC的作用只是作为粘合剂吗?能否用PVAL等取代呢?
2.倒数第二张图上不少螺丝都被震松了,不知道装箭有没有安全隐患呢?
3.“铝箔喷管堵盖”视频里一开始盖在喷管口,点火后即被喷出,作用是什么?改善点火么?
祝贺试车成功!
和3楼一样,我有点担心螺丝不用螺纹胶粘接加强固定,会不会在漏气时导致脱落甚至炸机?我正在设计的发动机里也有定位销固定,而且有些定位销是用锤子使劲敲进去刚刚好,既拔不出来也推不进去还涂不了螺纹胶,所以有些担心~
还有个小问题,只在喷管里使用2个O形圈能起到足够的气密效果吗?会不会有O形圈在燃气冲蚀下被烧化的危险?
因为原料问题,上箭时间待定
PVAC在热防护材料中充当了粘合剂,PVAC的韧性及稳定性比PVAL好,所以我选择PVAC作为粘合剂,从这次实验中我也发现了一些问题,具体将在文章中阐述
因为加工时有一定公差,所以部分螺丝安装困难,无法上到底,点火之前我也进行了检查,对部分较松的螺丝进行固定
喷管堵盖在发动机储存时起到了密封防潮作用,在发动机点火瞬间能使燃烧室压强迅速建立,缩短点火延时时间
从这次试验结果来看气密性还是令人满意的,在药柱与喷管的间隙我还放置了一个密封圈,防止燃气直接接触铝合金壳体,所以高温燃气并不会直接接触喷管侧面的两个密封圈。
图为试验结束后的密封圈
可喜可贺
喷喉厚度是多少?如果喷喉太厚的话即使外面降温也不一定起到保护作用。铝箔胶带是有纤维加强的那种还是只有一层涂胶铝箔呢?前者效果会好一些。
喷喉:mmp
话说辰辰是谁啊???
喷喉是内嵌式的(设计缺陷),后续我会继续进行改进,铝箔胶带有纤维加强,经仔细观察视频发现铝箔胶带并不是被燃气冲破,而是因为与喷管黏接不牢固而飞出,与这次300ms的点火延时有直接关系。
首先祝贺试车成功!
理论上这样的星孔可以维持一段较平稳的推力后大幅度下降,但是看你这边的时间推力图只有一小段,后期推力呈小幅度持久下降是为什么呢?是发生了端面燃烧还是??该如何避免这样的问题发生
首先祝贺试车成功!!
这个论坛做的都好认真啊!
哈哈哈哈,看了视频,说一些个人的浅见。(1)点火慢和点火延迟时间长,说明工作压力太低或者说喷管的堵盖厚度可以优化;(2)从发动机的后效和推力曲线看, 装药和内弹道设计还有待提高,压强曲线平坦可以充分利用壳体的抗压余量;(3)这么小和压强低的发动机使用双道密封,可以优化;这个直径的发动机可以采用螺纹或楔环连接,简单便捷;总体来说没受过专业训练,能点着火并持续工作还是不错的,加油,哈哈哈!有专业问题不放心的可以免费为你们质询,违法犯罪的免谈。
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