40mm knsb金属机(新人入坑之作)
ww2022/09/09喷气推进 IP:河南

来科创也潜水几年了,一直在深入学习火箭制作技术,趁着暑假加工出来了第一个金属机,昨晚试车成功。

先来说说发动机设计,我搞火箭不仅是想要让火箭上天 ,更想学习一些关于火箭的知识。以下是一些我学习可压缩流体力学的笔

记:

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(这里的公式推导借鉴了https://www.kechuang.org/t/58783)

可得到流体的速度—面积关系式和理论喷燃比公式

(因为辣鸡高二生看不懂公式又去自学了一下工程热力学,流体力学和微积分之类的)

IMG_20220909_154221.jpg

由此便可计算喷口的各项数据(写了个Python的小计算器)

IMG_20220909_173100.png

设计的燃烧室压强是10mpa,材质是45#钢,为了安全壁厚取2mm,隔热层是ppr管,堵头是二保焊焊上去的

IMG_20220909_173122.png

燃料用knsb,这里是用cpropep的数据

Pressure (atm)   :     680.460

Temperature (K)  :    1641.618

H (kJ/kg)        :   -5650.924

U (kJ/kg)        :   -5971.414

G (kJ/kg)        :  -16127.550

S (kJ/(kg)(K)    :       6.382

M (g/mol)        :      42.589

(dLnV/dLnP)t     :    -1.00415

(dLnV/dLnT)p     :     1.03972

Cp (kJ/(kg)(K))  :     1.80838

Cv (kJ/(kg)(K))  :     1.59821

Cp/Cv            :     1.13151

Gamma            :     1.12683

Vson (m/s)       :   600.94805

喷口材质是石墨,加钢套管

IMG_20220828_121110.jpg

这里是图纸

IMG_20220904_233004.jpg

喷管的一些模拟和仿真

IMG_20220909_180147.png

IMG_20220904_100039.jpg IMG_20220904_100017.jpg

喷喉直径:4.519797921095253 mm

喷口直径:16.11091799261697 mm

喷燃比:509.09086376132046

特征速度:892.8572223573851 m/s

喷口马赫数:3.2239151928439256

燃料质量:86.51946020400003 g

理论计算到这里就差不多了,然后就是加工了,在这里不再赘述,唯一值得一提的是石墨喷管我是用tb上买的16mm旋转锉钻的,比较方便。

IMG_20220909_173506.jpg

然后就是燃料制作(图片丢了。。。)

300目kn,115℃甘油浴控温加热,先熔化sb后分批加kn,尽量保障燃料一致性。

随手搞了个试车台(过于简陋,以后会再重新做一个的)

参考https://www.kechuang.org/t/67413?page=0&highlight=724171#highlight

IMG_20220904_121846.jpg

带了一个sd卡和卡尔曼滤波

这是试车数据

attachment icon 火箭发动机数据.zip 42.61KB ZIP 28次下载

这是试车视频

HwVideoEditor_2022_09_04_001721956.mp4 点击下载

(嗯,画质感人)

这是试车完之后的火箭喷口

IMG_20220903_221945.jpg

这次的发动机只是一次金属机的入门之作,总的来说,并没有什么新意,唯一值得一提的就是石墨喷管工作的非常好,也基本没有烧蚀扩孔,至少在小型金属机上全石墨喷管加上金属套管应该有不错的效果,而且石墨较软,易加工,可以直接用网上买的锥度钻钻出来拉喷。

这次试车我也发现了一个问题,为什么用模拟软件算出来这个火箭的推力最大应该有200多N,但试车时的推力最大只有60多N?是计算公式出错还是我的试车台程序有问题?各位在试车的时候有没有出现过这种问题?

下一步打算搞RNX这种力学性能和一致性都很好的燃料,但是苦于在cpropep上找不到关于环氧树脂的数据,请问各位大佬有关于RNX的详尽数据吗(包括燃速系数,压强指数,燃气平均分子质量,燃气比热比等)?感激不尽。

新人第一次在火箭版发帖,如有错误,请各位大佬多多指教。

(在试车地点还发现了黏菌)

mmexport1662221940434.jpg




来自:航空航天 / 喷气推进
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~~空空如也
sxm
1年5个月前 IP:海南
908251

不错不错,我没想到黏菌有野生的


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TNTlab
1年5个月前 IP:福建
908263

确实用旋转挫加工会方便很多。

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FSAS206
1年5个月前 IP:四川
908273

我很好奇您的燃料比例是多少?看喷口固体产物堆积较多,KN比例大了,还是用的肥料?

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ww作者
1年5个月前 IP:河南
908281

比例就是标准的kn65  sb35,用的是试剂kn,老实说我也不知道为什么有这么多残渣


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Antonio
1年5个月前 IP:上海
908308

石墨喷管的工艺必须赞一个,非常精致。knsb发动机其实不需要这种钢壳,太重,2mm以上厚度的铝管完全没问题……这个残渣会不会是燃料制作时温度低导致的?我的习惯都是在160℃左右控温的,下次试试升高温度吧(萌新发言,如有错误欢迎砸砖)

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ww作者
1年5个月前 IP:河南
908321
引用Antonio发表于5楼的内容
石墨喷管的工艺必须赞一个,非常精致。knsb发动机其实不需要这种钢壳,太重,2mm以上厚度的铝管完全...

嗯,下一个发动机打算用6061t的铝管。控温低主要是怕它烧(怂),下次做个160度的试试,谢谢提点

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Antonio
1年5个月前 IP:上海
908363

顺便问一下您用的是什么点火药,效果似乎不错。我这边买不到mg粉,所以用不了kn-al-mg,不知道造粒bp行不行

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ww作者
1年5个月前 IP:中国
908433
引用Antonio发表于7楼的内容
顺便问一下您用的是什么点火药,效果似乎不错。我这边买不到mg粉,所以用不了kn-al-mg,不知道造...

我也没有mg粉,就是用二甲基酮溶解乒乓球后加黑药,然后用漆包线加钢丝球(做电阻丝)蘸一下,等二甲基酮干了就能用了(硝糖好像对点火药的要求比较宽松,比较好点火)

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银鞍照白马
1年5个月前 IP:四川
908435
引用ww发表于8楼的内容
我也没有mg粉,就是用二甲基酮溶解乒乓球后加黑药,然后用漆包线加钢丝球(做电阻丝)蘸一下,等二甲基酮...

可以直接用硝糖粉末加点镁粉


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15927348297
1年5个月前 IP:黑龙江
908446

    请问石墨是直接在tb买的么

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ww作者
1年5个月前 IP:中国
908449
引用15927348297发表于10楼的内容
    请问石墨是直接在tb买的么

嗯,买的等静压石墨

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