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一种低成本ppr固体发动机喷口的设想
悟死参玄2023/03/04喷气推进 IP:浙江


  对于普通爱好者(尤其是学生)而言,火箭的喷口一直是一个难题,使用直喷,虽然成本较低也较易制作,但是性能不好。使用金属喷口,车床加工费用较大,且用在ppr发动机上似乎也有点大材小用。至于手搓喷口,费时费力且一致性和精准性很难保证。

  所以,希望能够找到一种价格低廉,来源广,且一致性得以保证的喷口材料。正好近期在玩氩弧焊的时候,发现焊机的瓷嘴很像省去收敛段的半拉喷。因此就产生了一种设想:使用氩弧焊的瓷嘴来制作ppr发动机的喷口。

  此种材料在tb和pdd上可以轻易购买到,价格低廉,每个只需要几毛。有各种型号,应该也可以满足微型发动机的需求。况且这种材料作为保护套是耐高温的,抗住硝糖燃烧的热量应该没问题。 QQ截图20230303194403.png  我使用的是下方的这种。

初步预计发动机成本只需一元左右(不算燃料)

  有了想法,就要付诸实践,下面就来制作一个发动机。

先放数据

QQ截图20230218210154.png QQ截图20230218203516.png QQ截图20230218203505.png

QQ截图20230218204357.png

平均喷燃比为150,最大室压2.42mpa,最大推力为77.1N,工作时间1.14S。上面喷管的数据是用游标卡尺测量的,根据瓷嘴型号的不同会有差异。喷管的计算结果还差强人意,比直喷好,也不会因扩张比过大产生激波。

  

下面就开始着手制作发动机,由于这方面的教程在kc比较全面完善,这里就不过多赘述。

我使用的是304垫片作为喉衬,虽然就陶瓷喷管而言似乎没必要,不过为了连接和操作的便利还是加上吧。 93E25434AA2B78CB1E764F3974E28660.jpg

然后在上面填上堵漏王,直接将瓷嘴安上去,待水泥渗入通孔,再抹去多余的水泥。但是在此过程中要先在瓷嘴的喉部安一团纸,否则水泥会非常不好清理。

A8BA2B4554A202A4BD5A0A7772D9DDB1.jpg

粉色的就是喷管,伸出发动机一部分。但是可以看到,这个喷管有亿一点点歪,需要对其进行调,节否则后果严重。可以将其抵在桌面上,用三角尺校准,确保和中轴线重合。

最后制作燃料柱,塞入发动机即可。 8156B3ED2EF4B0146177DA5401C12C46.jpg (浇筑ing)。使用钢棍来打孔其实不方便,还可能导致一些问题。。

和手搓喷管的对比 57165C66F047FDFAE281C362DCF8608F.jpg

6D39F196570428380FB7ADBDC9394C38.jpg

然后进行第一次试车,数据采集临时出了点问题,推力曲线变得非常诡异,就当做了个可行性测试吧。

其实这个陈年发动机已经放了两个星期了,我用变色硅胶填入通孔在用纸巾堵住,结果还是受潮了。 sticker

第二次试车的视频和数据下个星期可能会补上,现在实在是有点忙(本人准高三)。

在此之前,还进行了多次可行性实验,在此过程中,瓷嘴工作状况良好,没有出现碎裂,积碳比较均匀,初步证明了氩弧焊瓷嘴作为微型固体发动机喷管的可行性。

在成功采集到试车数据后,简单设计了一个箭体,进行发射 QQ截图20230211201024.png 460DD37BA3615E4B449DBF454B51D125.jpg 好吧我承认这个箭体做的是相当粗糙的,唯一的优点是价格低廉,一发成本不超过5元(简直是窜天猴 sticker

下面是发射视频


0 (1).mp4 点击下载

发射场地的问题还请忽略,虽然此时正值午休,校内无人,且刚下过雨,但危险性依然存在,下次会更换到空地发射。

可以看到前期偏移,可能是由于导向孔中轴线未对齐导致偏移,不过后面的轨迹还算可以,可能是燃料质量减小导致重心上移提高了稳定性。后来火箭落在了操场边缘,发动机整体完整,未回收。这也进一步证明喷管还是比较可靠的。

但是不可否认,这种喷管只是在低成本下的权宜之计,有条件还是3d打印模具或者车一个吧。




来自:航空航天 / 喷气推进动手实践:实验报导严肃内容:教程/课程
5
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~~空空如也
blki
1年1个月前 IP:河南
917593

好粗犷的制作工艺

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魏学宁
1年1个月前 IP:上海
917598

IMG_20230225_193012.jpg

我觉得一次性喷口,解决喷口流动性问题剩下的就好解决了,橡皮泥一样流动性的喷口,然后模具按压一个形状出来,一个喷口就完成了,简单成本低(这张图发动机是我使用过的,使用之前和这个形状差不多,我用的是ap燃料,侵蚀对于这个材料有点大)

Screenshot_20230226_095020_com.huawei.videoeditor.jpg

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如雨
1年1个月前 IP:山东
917602
引用魏学宁发表于2楼的内容
我觉得一次性喷口,解决喷口流动性问题剩下的就好解决了,橡皮泥一样流动性的喷口,然后模具按压一个形状出...

其实你喷口树脂跟橡皮泥一样侵蚀比没有含任何固体的树脂相比更容易侵蚀因为你能保证里面没有气泡

IMG_20221112_131726.jpg

这个是7铝rap试车过的纯树脂喷口(不是直喷具体可看我帖)并且我做过对比纯环氧和环氧氧化铝的喷比侵蚀程度几乎一样因为环氧遇到高温会碳化加氧化铝和不加我感觉没多大区别

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小菜鸡
1年1个月前 IP:四川
917607

我可以免费帮你打,碳纤或者pla随便选🌚

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悟死参玄作者
1年0个月前 IP:浙江
917936


C0525_1.mp4 点击下载 ‎发上第一次试车视频(失败),燃料受潮,有些欠膨胀。


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