ABC火箭技术之 自适应烧蚀环氧树脂喷管
ABC2008/10/24喷气推进 IP:广东
这也是我的"小型制式模型发动机技术"的成果之一

    发动机机的效率很大程度上决定于工作压力, 而压力是通过喷管收敛段形成的喷燃比维持的, 如果发动机工作全过程都能维持适当的压力,那效率就高.  

 目前大多人做的药柱都是比较落后的直接浇入发动机的增面燃烧药柱, 我发表的"粉压推进剂"也是增面燃烧型.  即燃烧面积是由小到大变化的, 而喷喉面积却是固定的,  这就造成了开始时压力太低,而工作后期却太大了, 波动非常大, 造成了燃料的浪费.

    鉴于这些问题,我设计了"自适应烧蚀环氧树脂喷管" , 即喷管面积随燃烧的进行而烧蚀扩大,配合药柱面积的扩大,从而使发动机室压的波动大幅减小, 提高了燃烧的使用效率,同时避免了压力过高,安全性也有增加.

 自适应喷管的第一个要求就是喷管材料有适当的烧蚀速度,烧蚀在这里可以分成两种,第一种是冲刷烧蚀,即低强度材料在发动机的高速喷射气流冲刷下被扩孔, 第二种为高温烧蚀,即喷管材料受高温气流回热分解而扩孔.  
 
 第一种烧蚀方式要求材料强度低,这是明显是不适用的,如果在业余发动机这样的喷射速度下都会发生扩孔的话,那说明这种材料强度太低了,根本无法承受发动机的工作压力.典型的材料是石膏,冲刷烧蚀和高温烧蚀同时存在,烧蚀并不是层状进行的,最后喷口已经不成圆形了,而且只要发动机压力上去了,整个石膏喷管马上被压成粉碎.

 第二种烧蚀方式才是我们需要的,在低温下强度低而高温时会缓慢分解(注意是分解,不是熔化)的材料有哪些呢? 答案是:复合材料. 普通复合材料是环氧树脂与玻纤或碳纤的结合, 而我的配方就是热固性树脂与粘土粉. 这是可以实现层状烧蚀的配方

 事实证明了我的思考是可行合理的,静推力测试了两枚发动机,发射了三枚发动机,非常成功.

好,开始制作自适应烧蚀喷管.

<一>  配方: 

粘土粉(或水泥粉,黄泥粉)  80%--85% (可以加入1/3细砂)

环氧树脂(或农机胶,AB胶)    15%-20%

<二>:制作准备
 
准备好粘土粉,这是农机胶
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环氧树脂性能非常好,有条件可以买一套,一公斤装40-50元
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将截好的PVC管做"缩口"处理.
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混合胶水的两个组分,一定要充分混合
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搅拌,用力地,充分地搅拌
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混好的"喷管复合材料", 是像湿泥状的
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<三>  喷口的压制.  

20MM 管装5克-6克比较合适, 批量制作是一定要准确称量,这样能保证一致
IMG_0183.jpg


装入发动机外壳
IMG_0184.jpg


用一根接近PVC管内径的木棒或者其它合适的棒, 铁锤敲实, 要用力敲.
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三小时小,材料初步固化, 用2.5-3MM 的钻头钻孔, 这时不未完全硬用小锉甚至螺丝批都时可以钻得穿的,
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右边就是做好的喷管,而左边是模具压出的拉氏喷口,关于成型模具会另有篇章介绍.
IMG_0187.jpg   


非常正的喷管
IMG_0188.jpg



<四>  测试

好, 每个发动机装9克 粉压黑火药推进剂进行点火测试
暴风截屏 1.jpg


强, 推力的比冲都大有提升
暴风截屏 0.jpg


工作后的喷口
IMG_0189.jpg

初始喷口3MM, 工作后喷口直径为4.8MM
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喷管的内喉, 仍然是很正的,圆直的.  说明烧蚀是层状发生的, 不错
IMG_0193.jpg
+8000  科创币    生化魔神rdx    2008/10/24 很好
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