猎鹰 发表于 2016-5-27 23:03:58

[测试] E部分 第三章 固液混合燃料的推移速率求解

本文为《中国业余火箭教程》测试版中最先完成的一部分,用于为编者提供编写样例,以及为读者提供测试版阅读

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E 固液混合燃料发动机


第三章 药柱推移



简介:
       要制造一台合格的火箭发动机必定要能够精确求解发动机的每一个数据,其中燃料的流量是一个很关键的数据。在固液混合和固体火箭中,推进剂的流量就和燃料的推移速率有关。相比于固体火箭只需要恒定压强便能进行测量,固液混合型火箭的推移速率与药柱的几何形状有关,在燃烧过程中不能保证药柱的外形不变,所以测量上也麻烦不少。

测试要求:
       1.两根相同燃料,外形相同的圆形内孔药柱。
       2.两次流量不相同的恒流量氧化剂输送。
       3.记录下燃烧时间和药柱内外径。

算法推导:
       1.基础公式
            
      r:推移速率(俗称燃速),单位mm/s
      a:流率系数(使用不同的单位制的时候这个数不一样,所以计算过程中需要使用我指出的单位计算)
      n:流率指数
       a和n为燃料的推移性能数据,只需要知道这两个值就能算出不同状态下的推移速率。
            
      G:流量密度,也就是单位面积内氧化剂的质量流量。
      mo:氧化剂流量,单位kg/s。
      A:燃烧通道的截面积,单位m2。
   
      2.填入圆形内孔的面积,除以1000是为了统一单位为国际单位(mm/s变为m/s)。
                  
      3.稍微整理公式,然后求积分。
               

                  



      4.得到药柱内径和时间的关系。
                  

      5.两次不同流量的燃烧时间测量,时间流量分别为t1,t2和m1,m2。
            

               
      
   6.两式相除得到n。
         
            
       7.知道n后随便带入一次测试的数据都能求出a。
         



总结:
1.由于恒流的控制比较难,所以可以使用燃烧前后内部通道面积比变化比较小的设计(中间孔占的面积比较大)。然后恒定注入压力,这样也可以使得流量的变化量非常小,近乎恒流。
2.在药柱外围得有阻燃层,这样使得燃烧完毕后会立即熄火,使得测量更准。不得使用PVC等易燃材料做发动机或隔热层。
3.为了保证发动机点火的安全,最好提前在发动机内通入氧气,并且点火预热。这样可以保证发动机稳定进入工作状态而不会瞬间超压发生爆炸,在没有大量氧化剂注入时燃烧速度是非常慢的,不会使得测试误差过大。

创客奇侠 发表于 2016-5-29 15:42:20

先學理論,他日製作實物

xian333c 发表于 2016-5-31 19:43:36

猎鹰前辈大作,固液发动机必读文献~
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