为何早期的金属火箭发动机成本高？
       对于很多人来说，金属的发动机具备了高性能，不过其价格极高。不过实际上金属材料本身费用非常低，过高的价格实际上是高加工费用造成的。

      此图是我设计的早期固体火箭发动机，设计风格是模仿ehco的，为了适应不同规格，参数有一些变动。如果真的制造出来成本价大约500元左右，极其昂贵。

那么我来分析一下昂贵的原因：

1.     需要将很长的一根管子削薄，耗时较大。
2.     由于买来的料子有较大误差，此发动机的装药是在pvc管内浇筑得到的，为了保证PVC管可以放入发动机内。必须对发动机壳体内圆加工。
3．  将大块金属料子掏空，而且还得保证pvc管放的进去，精度要求也高。
4.     圆弧加工，很多师傅并没有相关的刀具，用手工对技术要求极高（毕竟为了减重使得整个喷管非常薄）
5.      其中在喷管外侧加工是整个发动机坠痛苦的。首先对角度有着精确的要求较高，而且整个喷管非常薄，最薄处甚至只有1mm，稍有不慎就会报废。在喷管内有一部分是凹进去的，这部分很小车刀是进不去的，这时候需要单独磨一把小刀，费时费力。

       这种发动机设计上还存在一个巨大的缺陷：空间利用率太低。药柱的直径只有50mm，而整个发动机的直径高达65mm，使得相同的装药下需要更粗的箭体空气阻力巨大。

如何简化一下工艺？
1.壳体材料选择：
     6061-t6铝合金是目前最容易买到的铝合金，具有密度低（这点事坠重要的），强度大等优点。薄壁的铝合金管也比其他薄壁材料容易购买，是一种优良的发动机材料。其低成本，高性能，易购买等优点在美国爱好者中得到了充分应用。

为什么我不推荐钛合金，高强度钢呢？

       因为铝合金低密度，使得壁厚相对来说比较厚。使用钛合金，高强度钢这类的材料会使得壁厚更薄，同时这种薄壁管是无法购买的，只能通过购买更厚的管子加工而成。在实际的加工中管子并不是标准的圆（标准圆为黑色，而实际上管子确实蓝色的形状）。在切削加工前还需要先将管子敲成圆形（一边敲还得用表测试，十分麻烦），而且敲好后的圆也并不会非常标准。如果不是标准的圆形进行加工会使得凸出的部分被削得更薄（强度最差处），凹进去的部分会较厚（更重）。其中最重要的加工的师傅的人工费不低，这样折腾不起。

   市场上铝合金管的规格很多，其中有很多薄壁的型号可以购买，这样免去外圆加工的麻烦。以一个典型的规格为例，外径55mm，内径50mm的铝合金管，耐压可以达到24Mpa，已经远远高于发动机的使用压强了，强度是足够的。

隔热层与贴壁浇筑：
      金属在不同温度之下强度也会发生变化，通常温度越高强度会越低。其中铝合金的高温性能非常差，虽说熔点高达600摄氏度以上，但是在温度200摄氏度时，强度已经低得没法看了，所以必须使用隔热层来保证壳体的低温。
     早期的隔热层是PVC管，这不光有隔热作用，还是药柱的模具。

     不过PVC的隔热效果并不好，而且厚度较大严重影响了装药量。美国的一些爱好者通常使用HTPB倒入发动机壳体内，然后使用车床将其旋转，这样HTPB固化之后就能形成一个套筒隔离药柱与壳体。不过对于中国的爱好者来说，很少有人拥有车床。所以我选择了另一个方案：玻璃纤维+硅橡胶。
制作流程如下：
1.     贴双面胶：将双面胶贴在铝合金管内壁，没必要贴满，只要保证可以粘住玻璃纤维就行。

分享一点经验：双面胶按照轴向贴，如果直接按照圆形来贴，在中间的部分会贴不到。

2.贴玻璃纤维：通常贴1-2层就合适。玻璃纤维其实就是为之后涂硅橡胶提供一个结构而已。如果没有这层玻璃纤维，硅橡胶根本没法涂均匀，甚至根本没法涂。

3.涂硅橡胶：将硅橡胶均匀涂在玻璃纤维上，使其完全渗入玻璃纤维内。使用的工具，个人推荐用筷子。涂完了之后，厚度大约在1.5-2mm。

4.贴壁浇筑药柱：这时候一句话不说，这是坠吼的，看图就明白了。

喷管制造：
1.     材料：个人推荐使用热固性塑料，比如酚醛树脂，环氧玻璃纤维这类。虽说这东西并不耐高温，但是其导热系数低，热量很难传递到外面。同时受热会发生分解反应吸热，甚至出现一层一层掉落带走热量（烧蚀冷却）。之所以选择这种材料，最大的好处是价格比金属便宜很多，自己加工相对来说也要容易一些。密度低，并不会像金属一样担心发动机过重。
这类材料通常有很多种，其中我测试过以下两种（还有一些更贵的，比如绿色的那种我没有测试过）。

使用氧化性氧炔焰进行烧灼测试，从结果来看黄色的高温抗冲刷抗冲刷能力更强，是均匀的一层一层缓慢掉落，而咖啡色的是直接出现了裂痕。

       由于这两种材料价格相差还是有点大的，根据个人经验，燃烧时间较短，压力较低的火箭（发动机直径40mm以下）尽量选择咖啡色的。如果使用高温含铝燃料（APCP），尽量选择黄色的。如果工作时间较长请直接选择石墨喉部。
       发动机图纸：白色部分为硅橡胶隔热层。个人建议在药柱与喷管和堵头出都涂上硅橡胶，这样密封性会更好。

       关于喷管棒料的规格，个人建议购买比管子内径小5mm，这样在加上隔热层后刚好可以塞入，不能密封的部分直接使用硅橡胶解决。

喷管
喷管的加工：
       其实对于很多人来说拉瓦尔喷管是一个难加工的东西，实际上网上就可以买到锥度钻，这样使用电钻就能自己加工。
       用于扩张段（扩张角度是8°，比常用的15°小了一些）

用于收敛段

使用以上方法可以做到不借助机床，纯粹靠手工就可以完成。如果觉得上面的那种设计略重，可以使用以下的方案。
（简单加工的喷管                                     石墨喉部喷管                                              低重量堵头）

        如果觉得加工上面那种喷管太贵了也没关系。可以加工很多个这样的毛坯，在需要使用时完成喉部，扩张段和收敛段。（个人建议每个毛坯都钻一个细的孔，比如3mm，这样可以保证后期手工加工的同心度）比如一次加工10个以上，单个成本大约在10-15元，不算贵。

螺丝固定：使用过程中比较麻烦，但是不会对壳体进行削薄，强度比较大。所以我选择了使用螺丝固定。

       先使用硅橡胶将其完全粘住，之后进行钻孔，然后利用丝锥进行攻丝，最后才拧螺丝（因为丝锥前部有一段没法攻丝，所以有效的螺丝长度可能会不够，不过没关系用力拧一样可以强行拧进去）其中螺丝建议使用12.9级的高强度螺丝和高级螺丝刀，因为在拧螺丝的过程中非常费力，如果强度不够极易滑丝，甚至螺丝断裂。