knsb金属发动机推力的讨论
ww2022/10/14喷气推进 IP:中国

在我的前几篇文章中,都存在发动机实际推力与计算推力严重不符的情况:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/88164 

在这个发动机中,计算最大推力应有200N左右,但实际最大推力只有60N左右

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/88231

在这个发动机中,计算最大推力有500N,但实际最大推力只有180N左右

经过虎哥的提醒,我认为可能存在燃烧室压强达不到设计压强的问题,也就是说在喷燃比设计方面存在问题。

我计算喷燃比的公式是这样来的:

IMG_20221013_211906_edit_122363573990703.jpg

参考 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/64259

(顺便解决下这篇文章中作者提出的问题,计算公式中的压强和温度是指喷喉压强和温度,需要根据临界方程根据燃烧室压强和温度推出)

求得喷燃比后由最大燃烧面积得喷口面积:

  IMG_20221013_213235_edit_123168669884851.jpg

但是后来我发现了几个问题:

  1. 最大燃烧面积计算错误:

IMG_20221013_213227.jpg

这个药柱是一端端面可燃的,所以在药柱烧到最后时燃烧面积的“高”应为L—(R—r)

而并非L,所以在一开始喷口面积就算大了,达不到设计压强。但按照再次求得正确的喷口面积计算算出来的推力还是不足,于是我认为这个喷燃比公式似乎有问题。

2.我在计算质量流量时用V=S*v*t求得体积(S是底面积,v*t是高),但底面积×高是计算柱体体积的公式,我的药柱有内孔,在t时间内烧掉的形状是

mmexport1665669392314.png IMG_20221013_215626.jpg

这个样子的,显然不能用柱体体积公式来计算,于是我推出了以下公式

IMG_20221014_110140.jpg

这里的t1是假设燃速不变时的燃尽时间,但实际上发动机还需要一些时间来升压来到达最大燃速,所以这里的t1并非实际火箭工作时间。但这里用t1仅仅是为了描述烧尽时的R,而且在火箭工作的最后时间里压强可看作不变,燃速v也可以看作不变,所以我认为这里的推导是合理的。

mmexport1665718007069_edit_160443274746871.png

大概写了个程序算了一下,感觉结果还行。

又写了个计算程序根据上次试车数据反算了一下燃烧室压强和质量流量

IMG_20221014_114839_edit_161732089633133.jpg mmexport1665719334082_edit_161788426524791.png

注意:我在这里计算喷口燃气速度和推力时都没有把喷口压强和外界压强差计算在内(我实在是没找到计算喷口燃气压强的公式,还望各位大佬给予支持),但因为我的喷口面积和质量流量都很小,所以这不会造成特别大的误差。

用论坛里的计算工具验算了一下:

mmexport1665719337576_edit_161758301406567.png

还行吧,差距不大。

又用分析试车数据得到的压强和质量流量估算了一下燃速:

mmexport1665720901956_edit_163161911306352.png

算得在3.5Mpa时燃速大概在7.9mm/s左右,与论坛里knsb燃速数据基本相符

Screenshot_2022-06-26-10-43-32-10_9e5553d857869454dfe83d0e5172bec0.jpg

所以大概是没问题…的吧?

下次再试车改一下喷管试试

mmexport1665721977193_edit_164025912188512.png

(顺便也打算测一下压强)

(emmmm…我也不是很清楚对不对,欢迎各位大佬指出不足之处)


+1  学术分    虎哥    2023/01/29 系列的两篇文章,所述思考和检验的过程符合学术发言的一般原则,合并评定。
来自:航空航天 / 喷气推进
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