近期进行了三次塑料机的试车
试车视频:
第一次:
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第二次:
镜头2.mp4 点击下载
第三次:
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推力数据:
第一次:
喷口直径:8mm
燃料质量:80g
最大推力:37N
总冲:56N·s
比冲:72s
目的:验证发动机安全性
第二次:
喷口直径:8mm
燃料质量:80g
最大推力:41N
总冲:56N·s
比冲:72s
目的:测试发动机一致性
第三次:
喷口直径:8mm
燃料质量:80g
最大推力:59N
总冲:78N·s
比冲:99s
目的:进一步提高室压,提高比冲
数据分析:
仿真-实测对比:
第一次:
第二次:
第三次:
分析:
1.第一次和第二次是8mm同尺寸同规格的发动机,可以看到推力并没有达到仿真结果,主要原因推测是室压较小,发动机实测的比冲仅为78s,而仿真数据输出的比冲高达108s,导致与仿真结果截然不同。可能是SRM仿真使用基础数据与实际不太准确,所以仿真偏差比较大。暂时还没细究SRM的基础数据怎么调整才能更接近实际,希望有懂的大佬可以指导一下。
2.第三次试车是6mm尺寸的喷口,比冲虽然有大幅提升至99s,但仿真端输出的比冲也高达116s,但是仿真误差从38.4%降低到17.2%,是因为喷口减小,室压增大,比冲得到有效地提高,所以跟接近于仿真数据。但燃烧时长比仿真多了接近0.4秒,这部分不知道是什么原因导致的,8mm尺寸的发动机反而没有这种燃烧时间增加的误差,对这个问题暂时还没思路,如果有大佬知道原因希望可以评论一下。
特性体现:
可以看到三次实测数据中,发动机工作过程有一段推力先高后低再更高的特征,且特征高度一致,不过第三次6mm喷口发动机试车时,这个低谷的时间提前了接近0.2s
主要原因推测是KNSB的燃烧特性,在接近但没达到1MPa的时候燃烧速度会有一段突然的降低,导致了推力的降低,但随后随着燃烧面积的增大,推力也随之增大,导致了这种特征的出现,这个现象还是挺有意思的
总结:
1.第一/二次发动机是完全同尺寸同规格的,误差对比如下
比冲误差:0.007s
总冲误差:0.005s
最大推力误差:4.225N
燃烧时间误差:约0.1s
总体来说一致性超乎预期的好
2.缩小喷口提高室压能有效提高燃料比冲
3.仿真参数在低压下不太适用,存在较大误差
4.喷口尺寸在6mm的时候燃烧时间比仿真数据要长,暂未发现原因
5.发动机设计时室内压力尽可能大可以提高燃料效率
6.本次喷口与堵头使用PLA材料3D打印而成,并加入了金属垫片作为喉衬,该方案可以胜任小发动机的制作
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