加油!(ง •̀_•́)ง加油
首先要给资助我的科创,以及可能存在的,关心着我项目进度的kcer们说一声:对不起各位,我让你们失望了!
因为我个人的能力问题以及设计上的不周全,还有对项目规划经验的缺失,此型固体火箭发动机试车失败。我将把这次失败经历详细给出,以供各位参考并规避我犯下的错误,同时反思(猜测)事故原因。
故事要从暑假说起。那是我人生中嘴最快乐的时期。刚刚卸下了中考的压力,高考的阴霾远在三年以后。我花了整个暑假,自学电化学成功的制备了纯净的高氯酸铵。也可以把这个叫做自我实现罢。作为一名化学爱好者,成功制备高氯酸铵(#945794)已经是我的莫大荣幸。这给我很大的激励,于是我打算以此为基础做一台固体火箭发动机。可是我忽略了我几乎没有关于发动机设计的专业知识。这为日后的失败埋下伏笔。
首先,我将高氯酸铵磨成粉末后干燥。下图为研磨过100目筛时的照片。
可以看到,处理过后的ap粉末粒度明显细了很多,有点像面粉。用细ap调配的rap669较为顺滑,具有流淌性,方便压铸以脱除气泡,提高密度。实测药柱密度在1.58-1.65g/cm2之间
接下来,就是和商家扯皮的精彩环节了。tb找了十家做cnc加工的,最后找到了要价最低的一家,刚开始要300,后来和我扯皮扯到了230扯不动了。于是用45#钢车了喷嘴堵头,6061t6开了两个槽当了燃烧室。
因为对o型圈密封槽的缺乏了解,导致槽深太小,安装困难。最后不得不用小刀削去o型圈最外部分一圈。
氧化铝陶瓷衬喉:
使用卡簧组装后的遗照:
此发动机长径比为14 : 5,较为短小。喷喉直径5mm,设计室压8Mpa,扩张比6.8.
自制了以ap,铝粉,镁粉,硼粉为组分的点火药。质量比依次为6 : 10 : 9 : 10.使用纸壳作为外壳,热缩管以及704硅胶密封,制作了点火头,使用热桥丝点火,12V锂电池组可使其发火。为此我专门做了个有线点火器,导线长10m,可以确保人员安全,从结果上看这是十分必要的,否则我就不可能在这里发文章了。个人认为这种点火药在高燃温的基础上,因为加入了ap保证了产气量。
于是就是搭建试车台进行试车了。
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第2帧
第4帧
第10帧
第14帧
第19帧
第20,21帧发生爆炸
试车在半夜的一座桥下进行,且安全措施严密,人员躲在混凝土掩体后,方圆50m内没有闲杂人等。所以除了把两个百米开外的钓鱼佬吓了一跳,没有伤亡。试车台被炸飞,残骸因夜晚草丛能见度低未能寻回。
从视频分析来看,点火1s以内发动机就发生爆炸。这么小的长径比使得侵蚀燃烧的影响较弱。且基本可以排除氯酸盐提高压强指数导致过压爆炸。所以有两大原因:1.喷喉被堵塞 2.隔热密封不当
1.喷喉被堵塞
本次试车采用的点火药使用大量金属粉末,凝聚相物质较多,容易堵塞喷喉,提高压强,增大燃速,进一步提高压强,进一步增大燃速,进入正反馈从而导致过压爆炸。且点火头尺寸过大导致其容易卡在喷喉里。事实上,我就是通过强行硬塞的方式安装点火头的。支持这一论断的事实就是视频。可以看到,第14帧直到第20帧爆炸,喷嘴就没有再喷出过蓝色的ap特征火焰了,只有红色的点火药残渣飞出来。有喷喉被堵塞的可能性。但是,这也有可能是因为发动机点火后在这几百ms内建立室压。
2.隔热密封不当
我使用的环氧隔热管和喷嘴喷喉间并未有o型圈轴向密封,甚至连药柱端面绝燃都没做。这无疑是十分愚蠢且致命的,或许这才是导致爆炸的原因。欢迎各位讨论。
附:试车于8月27日进行,之所以没有当时结题是因为我认为高一生活会给我足够的时间做我想做的事。事与愿违,沉重的学习压力让我根本缓不过来。暑假宅家一天就能设计好的图纸放到现在要三周。本来想国庆的时候买车床自己加工的,也泡汤了。开学以来唯一让我开心的事情恐怕就是我爸昨天给我买了台带ams的拓竹p1s了。因为月考语文过于逆天,我妈现在也不支持我搞这玩意了。说真的,我月考总分年级排名能到前20%,也就语文78分整了个年级倒7.不过让我欣慰的是,一年的化学自学经历让我的化学弥补了逆天的语文。
再次对支持过我的科创以及可敬的坛友们表以由衷的感谢以及歉意!让各位失望了。
这么小的机子居然能达到8M帕的压强,我感觉点火药没必要弄这么复杂,我之前用商品点火头再裹一层黑火药,然后然后点火的时候在喷口处塞一团纸巾方便建压,Ap燃料可以迅速点燃