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一种低成本ppr固体发动机喷口的设想
悟死参玄2023/03/04喷气推进 IP:浙江


  对于普通爱好者(尤其是学生)而言,火箭的喷口一直是一个难题,使用直喷,虽然成本较低也较易制作,但是性能不好。使用金属喷口,车床加工费用较大,且用在ppr发动机上似乎也有点大材小用。至于手搓喷口,费时费力且一致性和精准性很难保证。

  所以,希望能够找到一种价格低廉,来源广,且一致性得以保证的喷口材料。正好近期在玩氩弧焊的时候,发现焊机的瓷嘴很像省去收敛段的半拉喷。因此就产生了一种设想:使用氩弧焊的瓷嘴来制作ppr发动机的喷口。

  此种材料在tb和pdd上可以轻易购买到,价格低廉,每个只需要几毛。有各种型号,应该也可以满足微型发动机的需求。况且这种材料作为保护套是耐高温的,抗住硝糖燃烧的热量应该没问题。 QQ截图20230303194403.png  我使用的是下方的这种。

初步预计发动机成本只需一元左右(不算燃料)

  有了想法,就要付诸实践,下面就来制作一个发动机。

先放数据

QQ截图20230218210154.png QQ截图20230218203516.png QQ截图20230218203505.png

QQ截图20230218204357.png

平均喷燃比为150,最大室压2.42mpa,最大推力为77.1N,工作时间1.14S。上面喷管的数据是用游标卡尺测量的,根据瓷嘴型号的不同会有差异。喷管的计算结果还差强人意,比直喷好,也不会因扩张比过大产生激波。

  

下面就开始着手制作发动机,由于这方面的教程在kc比较全面完善,这里就不过多赘述。

我使用的是304垫片作为喉衬,虽然就陶瓷喷管而言似乎没必要,不过为了连接和操作的便利还是加上吧。 93E25434AA2B78CB1E764F3974E28660.jpg

然后在上面填上堵漏王,直接将瓷嘴安上去,待水泥渗入通孔,再抹去多余的水泥。但是在此过程中要先在瓷嘴的喉部安一团纸,否则水泥会非常不好清理。

A8BA2B4554A202A4BD5A0A7772D9DDB1.jpg

粉色的就是喷管,伸出发动机一部分。但是可以看到,这个喷管有亿一点点歪,需要对其进行调,节否则后果严重。可以将其抵在桌面上,用三角尺校准,确保和中轴线重合。

最后制作燃料柱,塞入发动机即可。 8156B3ED2EF4B0146177DA5401C12C46.jpg (浇筑ing)。使用钢棍来打孔其实不方便,还可能导致一些问题。。

和手搓喷管的对比 57165C66F047FDFAE281C362DCF8608F.jpg

6D39F196570428380FB7ADBDC9394C38.jpg

然后进行第一次试车,数据采集临时出了点问题,推力曲线变得非常诡异,就当做了个可行性测试吧。

其实这个陈年发动机已经放了两个星期了,我用变色硅胶填入通孔在用纸巾堵住,结果还是受潮了。 sticker

第二次试车的视频和数据下个星期可能会补上,现在实在是有点忙(本人准高三)。

在此之前,还进行了多次可行性实验,在此过程中,瓷嘴工作状况良好,没有出现碎裂,积碳比较均匀,初步证明了氩弧焊瓷嘴作为微型固体发动机喷管的可行性。

在成功采集到试车数据后,简单设计了一个箭体,进行发射 QQ截图20230211201024.png 460DD37BA3615E4B449DBF454B51D125.jpg 好吧我承认这个箭体做的是相当粗糙的,唯一的优点是价格低廉,一发成本不超过5元(简直是窜天猴 sticker

下面是发射视频


0 (1).mp4 点击下载

发射场地的问题还请忽略,虽然此时正值午休,校内无人,且刚下过雨,但危险性依然存在,下次会更换到空地发射。

可以看到前期偏移,可能是由于导向孔中轴线未对齐导致偏移,不过后面的轨迹还算可以,可能是燃料质量减小导致重心上移提高了稳定性。后来火箭落在了操场边缘,发动机整体完整,未回收。这也进一步证明喷管还是比较可靠的。

但是不可否认,这种喷管只是在低成本下的权宜之计,有条件还是3d打印模具或者车一个吧。




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~~空空如也
悟死参玄 作者
1年8个月前 IP:浙江
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C0525_1.mp4 点击下载 ‎发上第一次试车视频(失败),燃料受潮,有些欠膨胀。


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