！前方多图警告！

实验编号：Rocket-Outdoor-001

实验日期：2020-4-6

实验目的：测试Zeta-X酚醛-金属KNSB发动机

实验结果：成功

I.尺寸数据

注：发动机的尺寸是之前画的火箭设计图上的尺寸，，整机长度也是从设计图来的。。一句话概括：拍脑袋定尺寸。这种加工前没有预先确定设计目标，先定出设计再进行仿真的方法给后续工作造成很多麻烦（明明有32mm的管子非要定了30mm的内径），同时不符合科学的设计流程，应当改进。

II.模拟仿真

※ 喷管模拟：科创自带的工具。

(不过这里算出来的推力高的离谱，原因未知)

※ 内弹道模拟：用了坛友的一个简便计算器，SRM和最近的两相流模拟软件。

（这里的两相流模拟似乎设置错了……）

可以看出，计算最大推力在65N左右（SRM结果比其他的高了20N，不知为何...），但实测推力曲线的形状和计算数据有很大差异，将在下文进行简要分析。

III.结构设计

※ 3D建模：喷管

PS：实际上并没有加工下部的密封槽，而是使用硅橡胶填补密封。

※ 示意图：隔热层

这个设计原来是想着用钢片扛住烧蚀，然后重复利用橡胶隔热层。

实际上是这样的：

结果工作完毕后壳体温度接近80℃，证明此类多层隔热材料隔热效果较差。不知道是三元乙丙本身隔热能力差，还是钢片阻止了橡胶自身烧蚀带走热量。后续将使用不加钢片的三元乙丙隔热层进行实验以进一步确定原因。

IV.发动机制作

壳体：6061无缝铝管

喷管&堵头：酚醛粗布棒，由4×2个M3不锈钢螺丝固定

隔热层：三元乙丙橡胶+304不锈钢片

燃料：使用粉状硝酸钾，热熔法制作的KNSB药柱，内孔8mm

总装图片：

这里螺丝并没有完全拧进去，主要是力气不够大……

内部特写：

PS:喷管和堵头是怎么车出来的呢……

求证：自制台锯 + 卡盘 + 一些车刀 = 简陋车床

不过这种方法很不精确，直接导致了后面堵头的漏气（手一抖车多了）

V.试车

铁架台固定，通过自制硝糖“导火索”点火。

上视频：

74fbb04b6d0f2e4bc8c55acaab889389.mp4 点击下载 ‎

 · 根据尾焰形状判断，基本处于正常膨胀状态，与模拟结果相符。

 · 工作接近1s后堵头侧面烧穿且有燃气喷出。推测是加工精度不够导致与壳体贴合不紧密。

 · 工作完毕后喷口处产生橙黄色明亮火焰，推测是三元乙丙隔热层受热分解产生可燃气体。

一张截图：

似乎并没有看到马赫环，不知道是不是光线问题。

VI.拆解&分析

这是全家福

这是壳体，两端有轻微烧蚀痕迹但仍可重复使用。

喷管，收缩段有较多积碳，但喉部烧蚀不明显，仍可继续使用。

堵头，注意漏气造成的烧蚀痕迹

三元乙丙隔热层，无明显损坏但推测有部分热解。

不锈钢抗烧蚀层，能看到明显的沉积物

刮下沉积物查看，发现其由可溶性白色固体（推测为KNO3）和不可溶黑色固体（推测为碳）组成，且有吸湿性。推测燃料中硝酸钾过量。

这是称重传感器和相关电路，试车时放置在铁架台上。

VII.推力数据分析

注意：这个图应该是从右往左看

最大推力64.7N，工作时间1.2s（这里由于点火原因可能不准），与仿真结果基本相符。不过推力曲线的变化十分诡异，推测原因如下：

此次导火索用较粗的硝糖燃料制成，从而堵塞内孔上部，导致上半部分只有端面燃烧。在燃烧到达内孔时燃烧面积陡然增大，导致推力突然上升；随后推力按照直径不变、长度较短的端面可燃发动机变化。

除此之外，也可能是未燃烧完全的导火索融化滴下导致内孔堵塞。

如直接上箭将导致初始推力严重不足，很可能在火箭偏转后突然加速造成危险。如换成深孔电点火可能能够解决此问题。

（示意图，比例与实物不同）（这里的推力图是从左往右的）

VIII.总结

1.  参数的确定及发动机的设计不符合正常流程，缺乏科学性。

2.  发动机的制作及测试部分成功完成，但存在点火不良，堵头漏气等问题。

3.  三元乙丙橡胶-钢片隔热层能够多次重复使用，但隔热效果疑似不良（未进行对比实验，无法确定），后续将进行相关实验来进一步确定。

=====此贴完结=====