1000N液氧乙醇液体火箭发动机及成品实心锥喷头的应用
关键词
液体火箭发动机液氧乙醇成品实心锥雾化喷头

在液体火箭发动机中,喷注器是必不可少的部件之一,喷注器通常会使用高精度的数控加工,以确保混合效果稳定。但高精度的数控加工高昂的费用,会把许多爱好者拒之门外。在科创所翻译的《液体火箭发动机设计与制作》中就有提到关于成品雾化喷嘴的应用。并且早在2016就有爱好者做过相关的试验。所以在部分情况下,选用成品喷嘴是一种不错的选择

而本文所用的是这种成品实心锥雾化喷嘴它产生的喷雾分布均匀,液滴大小为中等到偏大,对于要求覆盖一个区域的喷流应用领域能发挥极佳的效果。

IMG_20200729_132121.jpg

Cpropep的模拟数据,这里要感谢“浪里黑条”同学所出的教程,为论坛建设作出了极大贡献

捕获.PNG

这是一些基本的数据,特征长度取3,是因为本身喷嘴的排布使得喷注面板面积增加,从而增加的燃烧室的内径,并且成品实心锥雾化喷嘴雾化效果较差需要较长的燃烧室长度

1598022138575.jpg

燃烧室,喷口及喷注器的图纸,画的不规范,只是为了加工的师傅能看懂,内圈乙醇喷嘴,外圈液氧喷嘴,内圈积液腔较厚是防止关闭和开启时所产生的压差发生不必要的意外

IMG_20200821_230937.jpg

三d模型,原本是想做一个流体仿真,但还是没搞懂,连接积液腔与盖板的是四分内接

喷注器整体.PNG

喷注面板和盖板车的时候是用整根棒料先车牙,确保能正确组装。喷嘴的组装,先在喷注面板上钻8.8mm的孔,再手工攻牙, 原本是用1分直管丝锥攻了两个之后攻不下去,又改用锥度丝锥

IMG_20200821_155543.jpg

燃烧室,喷注器及喷口。冷却方面的话用水做冷却剂,试车的时在燃烧室外焊接一个套管作冷却通道

1598024173873.jpg 1598024255654.jpg IMG_20200821_183934.jpg IMG_20200821_183914.jpg

喷注器在低压下的雾化状态,压力约0.5mpa

QQ视频_7e74e151dbe46de397f4d8b8669383e11598024618.mp4 10.48MB

管路设计方面,因为是使用低温燃料,价格高昂的低温高压电磁阀普通爱好者无法接受,所以可以使用这种低温截止阀但是其公称压力只有4mpa,并且是焊接式的,需要自己用四分丝锥手工攻丝,乙醇的管路则可以使用普通的高压电磁阀。

IMG_20200806_180345.jpg


接下来到了最激动人心的试车环节,但是很遗憾,

因为实验存在一定的危险性,所以暂时没能进行热试车。


因为没能进行试车,所以雾化燃烧的效果究竟如何,还存在一定的争议。但可以确定的是

成品实心锥雾化喷头运用在小型火箭发动机上是一种不错的选择。


用途费用(元)
一分成品实心锥雾化喷头×1365
四分不锈钢高压针阀×260
四分不锈钢低温截止阀95
四分高压电磁阀55
各类接头及丝锥120
低温管道及定制高压管道255
发动机加工1000
后续试车台加工及其他费用250
合计2000

文章中可能有部分错误的地方,有什么建议或问题,也欢迎在评论区中提出


这几个月我学到了很多,但我觉得很少。缺少太多基础的知识,有买一本杨立军的《液体火箭发动机推力室设计》,但能看懂的只有一些绪论里的公式。也希望以后能做出其他更好的作品吧

最后很感谢我爸一路对我的支持,感谢Eric,地震上的人,氢离子等的帮助,感谢前辈们提供的宝贵经验及计算软件


[修改于 8 个月前 - 2021-02-26 07:15:52]

来自:科创广场 / 科创茶话火箭技术 / 喷气推进
 
2
虎哥
1年2个月前
1楼

压力容器,注意安全。建议先把100%远程操作的条件准备好,再进行热试车。

大尺寸的管路可以采用端面密封,文中看起来还比较粗糙,要小心。随便漏点要是烧起来,都是大事。

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墨镜哈哈日记
1年2个月前
2楼

内部流体仿真需要整个结构为密闭结构,需要把燃烧室也画出来装配好才行

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浪里黑条
1年1个月前
3楼

软件的名字拼错了,是Cpropep sticker 另外密度数据输入的是不是有点问题,综合密度怎么比两个组分都大?

建议看看某宝的旋流式/撞针式喷嘴,好像有好多种。特别是撞针式雾化效果好,应该可以用在乙醇上吧(液氧就算了,保准烧掉撞针)

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三里屯儿姑爷作者
1年1个月前
4楼
引用浪里黑条发表于3楼的内容
软件的名字拼错了,是Cpropep另外密度数据输入的是不是有点问题,综合密度怎么比两个组分都大?建议...

原本有添加一个液氧的数据,但是算出来,与实际偏差的特别大,所以使用原本带有的氧去计算,至于这个综合密度,我也是有点迷......

sticker

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三里屯儿姑爷作者
1年1个月前
5楼
引用墨镜哈哈日记发表于2楼的内容
内部流体仿真需要整个结构为密闭结构,需要把燃烧室也画出来装配好才行

HST6K5A$08Q304V[OCQEN97.png

sw上只做出了流体的仿真,热仿真还没搞明白


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浪里黑条
1年1个月前
6楼
引用三里屯儿姑爷发表于4楼的内容
原本有添加一个液氧的数据,但是算出来,与实际偏差的特别大,所以使用原本带有的氧去计算,至于这个综合密...

原本的氧是标况下的气态氧,可以用,算出来结果比液氧略微偏高。是不是乙醇的密度设错了 sticker


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墨镜哈哈日记
1年1个月前
7楼
引用三里屯儿姑爷发表于5楼的内容
sw上只做出了流体的仿真,热仿真还没搞明白

热仿真没用过不会玩,流体注意初始条件与边界和网格选择要不然容易不准

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喵小酱
1年1个月前
8楼
引用三里屯儿姑爷发表于5楼的内容
sw上只做出了流体的仿真,热仿真还没搞明白

你Flow Simulation重新安装一下,这个是没装全的,固体内传热需要自己设置材料和固体网格


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JoeyBoy
2个月0天前
9楼

求问大佬,你是如何保证建模建好,制作出来各部分都完全贴合呢?还有里面用到一些现成的零部件(比如低温截止阀),如何建模使其完全贴合?


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三里屯儿姑爷作者
1个月28天前
10楼
引用JoeyBoy发表于9楼的内容
求问大佬,你是如何保证建模建好,制作出来各部分都完全贴合呢?还有里面用到一些现成的零部件(比如低温截...

如果你是要保证零件在实验的时候密封可以用些橡胶圈之类的。如果你是说3d模型贴合。可以用装配体或者你要做仿真的时候就直接建一个一封闭的模型就是了

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JoeyBoy
1个月18天前
11楼
引用三里屯儿姑爷发表于10楼的内容
如果你是要保证零件在实验的时候密封可以用些橡胶圈之类的。如果你是说3d模型贴合。可以用装配体或者你要...

我的意思是说液体火箭发动机难免要用到现成的阀门这类的,比如你用了现成的雾化喷嘴,但你并没有它的详细数据。如何保证这个买来的东西能刚刚好装到自己建模设计出来的底座上。


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Rick
27天12时前
12楼

手动点赞,日后遇到困难,可以给我留言。希望能够给你合理的建议。

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