第二章：无加热冷混合推进剂工艺 －－粉压推进剂

＜一＞设计思路：

　　尽管论坛有不少人尝试不同的推进剂，但我从来都是支持先专一发展ＫＮＤＸ，因为这种推进剂综合性能实在太优秀了，对于业余条件来说，ＫＮＤＸ优点很多：
＊有合适的比冲
＊材料便宜易得
＊制作和使用都较安全
＊可浇注，工艺性好
＊燃速适当而且可以通过催化剂调节
＊性能稳定，可重现性好
＊燃气温度较低，且火焰很小
　　ＫＮＤＸ的最高比冲为１３７Ｓ，精心制作的发动机，可以发挥出其９０％－９５％的比冲，即达到１２５Ｓ左右．但ＫＮＤＸ的制作毕竟需要加热，这对初学者来说，特别是一些基础知识不好的人就可能出事故，而且制作需要的器具较多时间较长，而且不适合制作小型发动机．我留意到有些人不敢在家里弄ＫＮＤＸ．
　　所以对于初学者，最好有一种不需要加热的，制作简易的推进剂工艺
　　浇注并不是适合所有场合的，小型发动机就不适合，制作小型发动机，压制才是正道．但双基推进剂是不可能的了，我的目标是寻找成本最低材料最易得的推进剂，我们还有另一个选择，通过粘结剂将粉状药料压制成药柱，这种方法数百年前就用于制造黑药火箭，现在我们就将该方法在小型火箭制作上发扬光大．　

＜二＞配方

　　为方便称呼，我将通过粘结剂将粉状药料压制成药柱的推进剂称为＂粉压推进剂＂

　　理论上，将固体氧化剂粉末与可燃物粉末混合，就能产生能量．但实现可用的配方是有限的．
我测试了两类配方，ＫＮＤＸ和黑火药．为得到最佳的燃料配方，我设计了各种混合比例，并尝试加入不同成分不同比例的添加剂，前后制作了四十多枚发动机点火测试．最终选出了其中最适合的配方，作为标准配方推荐给初学者．

一型ＢＰ推进剂配方：　硝酸钾：８０％　　碳粉：２０％　　花生油：８滴 ／10克

性能数据：
工作燃速：约６－７ＭＭ　，在喷燃比达到６０－７０时产生有效推力　．使用１０克推进剂时适宜用直径３ＭＭ－４ＭＭ喷口．
　

二型ＢＰ推进剂配方：　硝酸钾：７５％ 　碳粉：２０％　 硫磺：５％　 花生油：８滴/ 10克

性能数据：
工作燃速：约７－９ＭＭ　，在喷燃比达到５０左右时产生有效推力．　使用１０克推进剂时适宜用直径３．５－４．５ＭＭ喷口．

　　关于ＫＮＤＸ，粉状的ＫＮＤＸ较熔注或重结晶的ＫＮＤＸ，吸湿性很小．但粉压ＫＮＤＸ太难点燃，我测试了包括６０：４０标准比例和其它各种比例，并加入其它易燃物，点火性能均没有明显改善，如果放置一段时间后更难着火．而且工作不稳定，很容易喘燃．我最终放弃了该燃料的测试．
　　
　　关于ＢＰ．这种古老的推进剂表现不俗，与很多粘合剂相容，容易压制，材料易得．而且安全性高，添加粘结剂后对冲击不敏感．至于配方中硫的比例比标准的ＢＰ配方低的原因，就要回顾卷芯喷管的特性了，硫能提高燃速并使燃料容易点燃，但加入比例过大会使燃速过高，压力超出卷芯喷管的承受能力，容易出现喷管射出问题．测试表明，一型配方和二型配方综合性能最佳．

　　至于用花生油作粘结剂，本人都觉得有趣．可选择的粘结剂很多，基中环氧树脂就是非常优良的一种，用环氧树脂粘结可以做成燃速和强度都很合适的预制药柱，可以完全代替ＫＮＤＸ药柱使用在我的金属发动机中，我还测试了其它一些粘结剂，以后有时间可以向大家介绍．　但以上这些粘结剂都有各种各样的缺点，比如环氧树脂很贵，其它的有毒或制作麻烦．　由于小型火箭药柱对强度要求不高，我决定尝试使用柴油，发现效果很不错，而比柴油更易得到的，自然是花生油了，通过测试，最终确实每１０克加入８滴（用尖嘴滴管）花生油效果比较好．

　　花生油粘结剂的作用：由于固体颗粒间没有粘结力，单纯粉末很难压制成柱．而且火焰容易从颗粒间隙传播，形成爆燃造成发动机爆炸．加入花生油就使颗粒间有了粘结力，能够压制成柱，而液态的油另一个作用就是填充了颗粒的间隙，使燃料柱层状均匀燃烧．能够层状燃料是推进剂的最重要条件之一．
　　其次花生油可以长期保存不挥发，这样就不会因存放时间较长而使推进剂失去结合力．

　　各成分间的关系

　　增加硫的含量会增加燃料的燃速，同时燃料更易点火，对冲击和摩擦更加敏感，危险性增加．所以我只推荐５％的硫含量
　　减少花生油含量会使燃料稍增加，但燃烧更不稳定，成型性变差．增加花生油会降低燃速，成型工艺性好，加入量过多同样会造成燃烧不稳定．可用的加入量为：每１０克燃料－－－５滴－－１５滴．推荐加入８滴．


＜三＞粉压燃料制作

我使用的是这种带孔的六角形烧烤碳，如果你能找到柳木碳或杉木碳更好．


我用中药粉碎机很方便，手工研磨的话一定要仔细研细，颗粒过粗会造成燃烧不稳定无法形成推力


各种成分研磨好后，准确称量


硫和碳最好一起研磨．但千万别把硝酸钾和碳或硫混合研磨．


在非金属器皿里将混合物搅拌混合充分．提醒：千万不要拌几下变黑了就觉得搅均了，严格来说需要搅拌数个小时才充分均匀，所以至少要搅拌十分钟燃料才合格　．然后滴入花生油


加入花生油后同样需要充分搅拌，数分钟后粉状药料会变成匀质团状 ，花生油就成为了推进剂的永久成份了．


合格的推进剂可以弄成一块不散开



不需要任何干燥过程或加热过程，到这里推进剂就制作完成了．配制好的这些药料可以马上装填发动机，或者装瓶密封保存，需要时再取出使用．　


＜四＞特性分析

　　总结如下：
优点：
＊成本低，材料简单
＊冷混合，无需加热
＊需要的辅助用具少，加工周期短
＊不吸湿，可以长时间保存
＊可以批量制作，保存好随时使用
＊较ＫＮＤＸ容易点火
＊燃速适当，推力较大

缺点：
＊结合强度低，只适宜用于小直径发动机（不大于２５ＭＭ）
＊受研磨和混合技巧影响，性能波动较大

注意：这燃料的性能将与你的研磨和搅拌耐心的技巧成正比