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APCP燃料制作、装机测试全过程

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#楼主# 2019-4-1

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        这个工艺研究的初衷,是降低APCP燃料的入门门槛。这个APCP配比无铝,一方面是为了降低粘度、降低工艺难度,另一方面是为了让我能看到马赫环(划掉)另外制作过程中仅使用真空浇筑,不需要真空混料,同样是为了减小了工艺复杂性和工艺难度。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]   试机图镇楼

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]        在几个月断断续续的研究后,普及型APCP药柱的制作工艺一路成功的、莫名其妙的研究出来了
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]        经过一些尝试,可以在这个燃料配比中减少4份以内的AP,以球状铝粉代替,可以提升燃料比冲,对药浆粘度影响不大,同样适用于这个工艺

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]先放燃料配比:
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]AP 77(I类60,III类17)
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]HTPB(羟值0.80,含水量0.1%)  12.8
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]DOA(含水量低于0.2%)  6.2
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]蓖麻油  1
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]MDI(拜耳44v20)  1.7
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]CuO  0.6
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]请按照实际使用需要计算用量别照抄!!!!!= =当然如果你不会算那你还是抄吧
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]——子林哥

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)] (部分原料照片)


[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]一、称量AP,放去烘干
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]        这一步可以用恒温箱,可以用烤箱,也可以在大容器里铺开来在电炉上烤一烤,总之有各种各样的因地制宜的方法

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]二、依次向混合容器(比方说一次性杯子)中加入CuO,铝粉(假如要加的话),HTPB,DOA,蓖麻油,MDI。
     从这一步开始都要戴防毒面具!加料顺序不可更改,尤其是第一步,先加CuO是为了让你在手抖加多了催化剂的情况下还能补救
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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]三、混合容器中的组分,搅拌,使劲搅拌,在看不出颜色差之后还要继续搅拌两分钟
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]四、还记得那个在烘干的AP吗?对就是它,拿过来,倒进去,然后搅拌,搅拌标准同上一步。药浆混合完毕
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]给个视频,看看这个药浆的流动性
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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]五、真空分批浇筑
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]   该让我们的真空浇筑仓出场了!


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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)] 图片上的这个就是。。。低成本真空仓,具体来说是根据焓熵前辈的贴子做的,尊重原贴,制作方法不复制粘贴了,去原贴看看吧https://www.kechuang.org/t/56418

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]仓体成本不超过30元,真空表是真空泵附带的,我做的这个规格很小,仓体比表头还要小些。这是比较早一些的时候拍的照片,还未完成,实际上那个舱盖打了个大孔安上了亚克力板。包含真空泵的总计成本大约300元,价格远低于论坛中早期过饱和设计的钢制真空仓。同样降低门槛

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]计算好燃料一次添加的量,分批浇筑,药柱长径比不大于5,分五次左右浇筑为好(实际次数依药柱长径比而定),每次浇筑量(高度)不要超过模具内径1.5倍
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]步骤:向模具中添加药浆,装配好真空仓,抽到极限真空,关闭真空泵,自然泄压,再次抽到极限真空,自然泄压,完成一次浇筑,进行下一个轮回,直到药柱浇筑完毕。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]六、固化
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]做过APCP的前辈们好像都是保温固化的。。。我这个是常温固化的,省去加热条件,又降低了门槛
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]放置3天以上基本接近最终硬度,一星期左右药柱达到最终硬度。

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]七、车床修整端面,钻内孔,药柱制作完成。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]测得密度为1.56(Cpropep模拟出理论密度为1.58)

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]下面是装机测试!
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]35mm碳纤维发动机,产自2766
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]发动机35mm外径,32mm内径
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]药柱长146mm,直径27.2mm,内孔15mm,隔热层直径32mm
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]喷口收敛段5mm长,入口直径15mm
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]喷喉长5mm,直径8mm
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]扩张段出口直径15mm,长30mm
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]密封使用三和丁腈型密封胶

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]第一次测试,点火!
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)] 完全成功

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)] 隔热层非常完整,甚至没有一点变形


[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]在第二次测试中,我测量了发动机的推力曲线,得到了发动机的总冲:129.0331N*S。计算得出燃料比冲:157.49s
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]值得参考的是,这次发动机点火延迟仅100ms(由推力峰看出)这次试机使用0.6g高铝APCP作为点火药,商品点火头点火。同时,这次白天试机我看到了清晰漂亮的马赫环。遗憾的是,这次试机没拍到视频,无铝APCP的马赫环没办法给同志们欣赏了。以后有机会再补足。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]此外也可以看到。。。这两次的药柱内孔打的比较大,装药比比较低,总冲也小。考虑下次内孔做小一些。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]提供测试原始数据

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]DATA.CSV21.1k7次下载

我认为本贴中的APCP制造工艺非常适合进行普及
        对于刚开始尝试制作这种燃料人来说,一定要做好理论学习,多看看前人的贴子。复合燃料的配比不可照抄,除非你的全部原料(包括原料数据)都和这个配比的使用者的一样。固化剂的用量在论坛下面的在线计算工具里面可以计算。大部分原料都有毒,一定要做好防毒的工作。准备点火的和正在咆哮中的APCP发动机要当成等量能材对待。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]

瞎扯一会
回想起半年前,我还在玩着knsb塑料发动机,真想不到半年后我已经做出了合格的APCP药柱并且多次装机测试成功,真是进展迅速。。。这得益于前辈们大量测试给我们留下的数据和经验,为我们铺平了无数坑。前辈们给了我不少指导。
到了最后的感谢环节!
感谢刺猥、喵酱、银以及H+,感谢你们让我加入了一个高手云集的团队,半年来学到了不少。感谢2766,提供了发动机加工和技术支持。感谢子林哥,将APCP燃料带入了中国业余界。感谢KWFJ提供的关于APCP的技术帮助。感谢焓熵提供的低成本真空仓制作方法。
下次再发贴,有可能写的就是我们的团队的作品了



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Winter 发表于 2019-4-1 12:00:49
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]该发动机理论初始喷燃比146,最大喷燃比248.2
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]实际上。。。因为这个新燃料一点参数都没有,发动机工作压强模拟不了。只能按照前人的APCP发动机工作压强来估算,大约是2.0mpa。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]实测推力后倒推出最大工作压强是1.7mpa。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]肉厚5.6mm的药柱烧了1.6s,燃速指数看起来有些低?

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]推力数据采集使用了应变式称重传感器和hx711芯片,单片机配合sd卡模块记录数据,采样频率90hz。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]推力曲线中建立压强前有小凸起,比较可能是点火头发火瞬间产生的微小推力

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]碳纤维管进行过钻孔(两端各10个孔)每端装配10个10.9级4*5mm螺丝。这么多螺丝并不是因为螺丝扛不住,而是碳纤维钻孔后不知抗不扛得住,为了减小碳纤维管受到的压强,用了这么多螺丝。使用机米螺丝,是为了不增大发动机的最大直径
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]没有查到10.9级螺丝的抗剪切强度,就以500mpa计,螺丝处发动机耐压78mpa。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]T300碳纤维抗拉强度3000mpa,考虑到加工成碳纤维管之后的强度降低和钻孔后的强度降低,取800mpa,壳体耐压37.5mpa。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]但是。。。碳纤维的强度,方向性很强,编织之后非常复杂,而且管材经过钻孔。实在无法通过简单的计算算出真实强度,以上计算经供参考。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]于是。。。这个发动机是打水压测试过的,15mpa没问题。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]燃料在放置两个小时后就失去了大部分流动性,不能以肉眼可见的速度流动。目前在燃料的纵向剖切检查中还没有发现固体沉淀的问题。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]
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[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]2018.3.3补充
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]第三次点火测试,减小了燃料柱内孔大小,由16mm改至12mm(初始喷燃比109.5)
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]点火一次没点着,第二次至第四次均断燃,第五次成功点火,但点火延迟极大。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]结论。。。这种燃料初始喷燃比不要低于140
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]另外,视频是录到了。。。单反对焦对地板上了,将就看看吧。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]五次点火全都有接推力记录仪,事后才知道,没有记录到任何有效数据。发现记录仪里有个插针掉了,在外壳里面晃起来哐当哐当的,tf卡是使用了(与上一次不同的)另一张。猜测问题出在这两个之中。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]这次点火测试存在诸多问题,已经吸取教训
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]请无视不规则的倒计时声音,是没数稳
[color=rgba(0, 0, 0, 0.870588)]

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