燃烧面积公式[自己推的,附简易程序]
jiang20092023/01/29原创 喷气推进 IP:重庆

前言:前几天做了好多个RNX火箭却飞不起来,发现是喷燃比的问题。最近细细思量又实验一番,发现KN-Al-S的点火线燃速只有约5mm/s,点燃一个80mm长的火箭需要16s,,这显然不能单纯以柱体面积来算。于是用了一个下午加晚上来推导(从喷口开始的引线)的燃烧面积公式

第一部分:“化学平衡”思想

IMG_2761.jpeg

图片凌乱请见谅……假设一个内孔直径为10mm的药柱,燃料的燃烧速度为4mm/s,点火线燃烧速度为5mm/s,药柱外直径为23.2mm。现在每1/5秒为单位来记录一次此时的燃烧面积,换算得每个单位时间内孔“扩孔”1.6mm。当最初点燃的部分刚好燃尽,此时便出现平衡状态:每个部分均叠加1.6且一直有新的10mm(火向前蔓延),同时每个单位时间均有燃尽的部分被去除,神奇的事情是此时燃烧面积不变且会持续较长时间。改变的时刻是药柱长度燃尽时不再产生新的10cm,燃烧面积逐渐下降。因此想一想,这段“平衡状态”即为喷燃比最大时



第二部分:燃烧表面积计算公式

事实上这段时间并不会太长,甚至只是一个时间点。但是我们至少可以根据它的特殊性来计算最大喷燃比

第n个delta t即为所谓“平衡”时,有些数带了单位有些没带。继续推导:

IMG_2763.jpeg


IMG_2765.jpeg

此时派,X,Z都是已知量,“t总”则可以取刚开始“平衡”时已燃烧的时间(为了完整性还是把算t的公式附上来吧


IMG_2766.jpeg    

这样计算就完事了,最后根据喷燃比数据相应进行设计。之前我经常搞出很大的喷燃比但就是飞不起来,差点成为玄学了……从这个公式有几点需指出:1.只能根据假定孔径来计算喷燃比,不能根据需求喷燃比来求孔径,因为如果有直径为0的内孔,则在“平衡”时燃烧面积一定最大;2. 此物清晰地反映出臆想的“平衡状态”并不存在,因为工作时刻一直增加。这应该是(个人认为)比较准确的喷燃比计算方式,毕竟很难有点火装置在几乎同时将整个内孔点燃,并不是简单的柱体面积



最后附上一个极简易的计算程序,省得按计算器了


attachment icon 发动机最大喷燃比计算.xls 18.50KB XLS 25次下载

  

本人初二学生,技术水平不足之处,望各位指正

[修改于 1年10个月前 - 2023/01/29 16:00:29]

+5  科创币    虎哥    2023/01/29 恭喜发才
来自:航空航天 / 喷气推进
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