图中所示的两台发动机推进剂装药量相同、总冲也基本相同，压力曲线却有着十分巨大的差异。简单的分下一下：总冲是推力对时间的积分，是推力曲线与X及Y轴所围成的面积。（对于喷口无烧蚀的发动机而言，压力变化曲线与推力变化曲线是基本一致的。因此，在这里我们可以认为以上两张图片也反映了推力——时间曲线。）在既定总冲的前提下，这个面积有不同的围法，显而易见，当推力——时间曲线越趋于平缓时，发动机的最高工作压力越小。推力——时间曲线的平缓也就是应当使发动机在工作过程中维持最小的喷燃烧比变化。

PS1：我不知道我叙述的是不是很清楚，前面的内容可以简单的理解为：使发动机喷燃比恒定，并让发动机从开始到结束都工作在一个比较经济的喷燃比下，这样可以降低发动机的设计压力，从而减少发动机自重，对提高发动机的效率是有利的。

2、    关于喷燃比变化率及燃料几何结构

前面说到，维持发动机的恒定喷燃比有利于提高发动机工作效率。为了实现这一目标，有两个途径：一、采用可烧蚀喷管，使喉口面积的变化与燃料燃烧面积的变化相匹配。
二、维持恒定的燃烧面积。对于前者，烧蚀喷管技术在KCER中并不算成熟，实现起来也比较困难，故在此并不重点讨论。我所要讨论的是关于维持恒定燃烧面积的一些问题，即等面燃烧类型药柱。
（1）    端面燃烧：
端面燃烧是最简单的药柱类型，具有成型方便、性能可靠的特点。采用该种类型的药柱可以将发动机稳定维持在2MPA左右的压力。当对发动机的要求不高（PVC、PPR发动机）时，个人十分推荐。但是对于高喷燃比的发动机，端面燃烧药柱燃烧面积太小，推力小、以及喉口面积过小，存在被堵塞的可能。同时发动机工作时间长，对喷管要求高、也使得端面燃烧的药柱在大型发动机前无能为力。
（2）    其他等面燃烧的药柱
除端面燃烧药柱外，目前广泛使用的等面燃烧的药柱也存在不同的缺点，如：目前条件下制作困难，装药密度小或是燃气冲刷发动机内壁等。

（3）        经过我实验和研究发现，在传统内圆孔药柱的基础上，将药柱分为若干段，并且采用各上下端面燃烧的方法，可以得到近似等截面的工作特性，是目前条件下较为合适的药柱方案。（PS：个人推测貌似国外的火箭爱好者采用的是这样的方案，但是相关资料确实比较少，无法证实）采用多段中空燃料、多端面燃烧的方法，可以有效解决当单段中空药柱总长较大时导致的喷燃比随时间急剧增大的问题。
对于小型发动机，减小燃料的长度与直径的比例，采用单端面+中空燃烧的方式，也可以获得类似的曲线，同时具有良好的可操作性。

举个例子：
采用3段内径10MM、外径44MM、长70毫米的KNDX，所有端面和内表面均为燃烧面，可得到下面的
喷然比——时间曲线。

但是，如何设计合理的点火方案使多段药柱的端面点火可靠，以及燃烧室内壁局部受热均是等待解决的问题。

3、    现阶段可行的发动机工作压力及喷燃比
个人认为，由于在6MPA左右时，KNDX已经达到了较高的比冲，此时提高工作压力对燃料比冲的提高已经没有太大的效果，同时发动机壳体的厚度要大大增加，所以对于大型金属发动机来说，6MPA应当是KNDX比较高效的工作压力，相应的喷燃比在260左右，发动机可以按照10MPA的压力进行设计。
在6MPA左右时,KNDX的”压力——燃速“曲线存在一个拐点，该拐点的存在使得这一压力下的KNDX燃料具有一定的“压力自动稳定性”。即，压力增大时，KNDX燃速减小，反之增大，这样就使其能够在微小的范围内自动调节工作压力。但是这一特性的存在，是否会导致工作在燃料燃烧拐点的发动机产生震颤，个人并没有相关资料可查。还请大家帮助分析。

4、    关于发动机的长径比
个人认为，从理论上来说，长径比大的发动机效率是要高于长径比小的发动机的，也就是说，一定程度上，细长的发动机比短粗的发动机效率更高，理由有以下几点：

1、    发动机的相当部分重量是来源于喷管和堵头，但是无论发动机多长，喷管和堵头都只有1个，所以长度越长的发动机装药越多，单位质量燃料所分担的喷管和堵头的质量就越少，从而提高了发动机“总冲/总质量”的数值，提高了发动机的效率。
2、    在相同的装药量和工作压力下，细长的火箭可以采用更薄的壳体和更轻的喷管、堵头，使得发动机总重得以降低。
3、    细长的发动机有利于火箭质心的前移，减少鼻锥配重量。细长的火箭有利于降低空气阻力。
4、    当然、发动机的长细比不可能无穷尽的增大，由次可能带来发动机内部燃烧稳定性，燃气流动等一系列问题。个人认为对于要求较高的发动机，长细比也应当控制在5以内。



第二部分 发动机材料、结构
1、    发动机壳体材料
在我以往的方案中，结合自己的实际情况，曾考虑了钢和铝合金两种材料作为发动机壳体。这两种材料有其各自的特点。钢最大的优点是在高温下的许用应力是铝合金的数倍，因此钢制发动机的厚度可以做到铝合金发动机的1/2甚至更薄，高强度在一定程度上弥补了钢密度大的缺点，钢材适合在高压力、工作时间长、高能燃料的发动机中使用。特别是当发动机的直径增大到一定程度时，需要相当厚度的铝管才能满足要求，这时钢管的优势才逐渐显现出来。但是鉴于KNDX本身的燃气温度并不算高，发动机工作时间也很短，这种情况下铝合金依然是更优秀的发动机材料，个人推荐使用的是LY2、LD8、ZL105、ZL106等牌号。

2、    喷管与壳体的固定方式
目前，金属发动机的主流固定方式有卡簧和螺纹两种方式。到底哪种方式更好，个人对这个问题也是十分的纠结，所以在此只罗列个人经验，不下结论，留给大家来讨论，希望大家能够给我答案。

1、    我曾做过详细计算，即便采用铝合金壳体，发动机设计压力为10MPA，直径50MM以上，15~20MM长的螺纹完全能够承受作用于喷口上的压力的。
2、    单纯依靠普通螺纹加上一定的密封填料能否达到发动机密封，还不清楚。如果能的话，即可省略用于O形圈密封的附加重量，那么螺纹密封的重量可以大大降低，达到卡簧密封的水平。
3、    对于50MM以上的发动机，卡簧受到极大的剪切应力，卡簧强度的可靠性不确定。
4、    壳体上的卡簧槽常常影响到O型圈的安装，拆卸不方便。

引用第5楼kuanglong7于2009-09-28 22:25发表的  :
你有个很大的漏洞，就是你假定的发动机工作状态是静止的。其实火箭发动机的效率很好判断，火箭向后喷出的燃气速度等于火箭向前飞行的速度，此时效率最高（100%）。道理也很简单，这种情况下喷出的燃气是相对静止的，所有动能都“交给”了箭体。所以实际设计中会综合考虑火箭全程的飞行参数，选择合适的喷口参数、固体推进剂截面形状（一般其形状很复杂，不会是简单的管状或柱状）、推进剂成分（有时同一药柱各部分成分还不一样）、发动机级数等。原则之一就是使飞行过程中，喷气速度尽量接近火箭飞行速度。当然在刚起飞时不可能效率最高化，此时火箭速度为零，不能让喷气速度也为零。（不喷气了）

"其实火箭发动机的效率很好判断，火箭向后喷出的燃气速度等于火箭向前飞行的速度，此时效率最高（100%）。"
你的这一观点我暂且不敢苟同，动量守恒并不支持您的观点。
此外，关于装药类型我阅读过许多相关资料，管状当然不是最优秀的，比如星型的就很好，但是对于目前大多的KCER来说，加工一个星型的模具基本上是不可能的，代加工的成本也极高。我所选择的，是现有条件下最容易实现的优化方案。

引用第6楼kuanglong7于2009-09-28 22:26发表的  :
另外固体火箭发动机多是靠药柱截面的变化来改变燃烧面大小，进而改变推力。改变喷口参数的方法现在官方技术都还不成熟，连液体火箭也不是改变喷口参数，而是改变液体燃料的供给速度来改变推力大小。

请仔细阅，我并没有说我要改变喉口直径。
原文是这样的：“前面说到，维持发动机的恒定喷燃比有利于提高发动机工作效率。为了实现这一目标，有两个途径：一、采用可烧蚀喷管，使喉口面积的变化与燃料燃烧面积的变化相匹配。
二、维持恒定的燃烧面积。对于前者，烧蚀喷管技术在KCER中并不算成熟，实现起来也比较困难，故在此并不重点讨论。我所要讨论的是关于维持恒定燃烧面积的一些问题，即等面燃烧类型药柱。
”

对了，忘记说，在端面燃烧的药柱里面植入金属丝的方法貌似可以提高燃烧面积。还没有查到资料，但是看起来很有希望的样子~

发个WORD版的。
关于提高固体火箭发动机效率的讨论.doc 68.00KB DOC 50次下载

引用第16楼warmonkey于2009-09-29 22:36发表的  :
"其实火箭发动机的效率很好判断，火箭向后喷出的燃气速度等于火箭向前飞行的速度，此时效率最高（100%）。"

这个是对的，文献证明无误

回DIY KNSU有加铝粉的方案

哦~是我孤陋寡闻了。

引用第18楼拔刀斋于2009-09-30 16:50发表的  :
端燃的难点是防热而不是加速

星形模具并非高不可攀
记得小时候某种塑料玩具的杆子是星形的，时间长忘了
可以去小学门口找找看
.......

不是随便一个星型的棒子就可以的，有严格的几何尺寸。。。。

回复楼上:测压的话这个应该可以，只是太笨重。-

引用第22楼普通用户于2009-10-01 13:46发表的  :
随便一个星型的棒子就可以，没有严格的几何尺寸
即便误差是10%，你那小玩意儿的总量依然很小

那么，你有什么证据说他的说所谓的误差在10%呢？
总冲多少算大呢？