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本文在AI协助下创作,作者声明AI的作用仅限于局部修饰性、辅助性工作,文章内容的严肃性由作者负责。
新人的XZ-50 Ⅱ金属发动机,请指教!
XXC2025/04/12原创 喷气推进 IP:广东
中文摘要
XZ-50 Ⅱ金属发动机的设计

两年前,我因为爆炸事故暂退,2024年12月学校找到我,希望我做一枚探空火箭,第一阶段资金2000元,于是有了如下内容。 由于笔者水平有限,请多多指教!

1.明确发动机性能要求(公式可能有误差,王舸帆说没太大问题)

暂定箭体高度1.5m,直径8cm,发射总重3.5kg以内。预计射高依据公式E=Ep/1-η=57166.7J,所以总冲I=√2mE=632.7N*s,后减小射高,遂降低总冲为600N*s。根据资金、技术等选定knsb燃料。

本环节结束

2.壳体、连接处设计与压力等数据计算

(1)燃烧室计算

燃烧室内径44mm,长度200mm。药柱外径42mm,长度200mm,两个端面可燃,内径8mm。

image.png

根据西北工业大学@Baigong0530的课程,初始燃喷比设定150(Kn燃料不宜低于100)

image.png

于是得到如下压强数据。

image.png

(2)壁厚计算

image.png


壳体采用7075铝合金,所以壁厚取1.7mm(向上了,怕)得出发动机壳体外径为47.4mm。

(3)螺丝计算

image.png

螺丝采用12.9级M6螺丝,抗拉强度1100MPa,使用共4*2颗螺丝。壳体开孔攻丝。这里有个疑问:壳体计算那里求得的剪切、抗拉所需截面积是什么?(R-L强度计算软件没学会,有人说猎鹰同志的这个软件有点问题)

(4)喉部外露处壁厚计算

在稳态燃烧下(燃烧与排气平衡),喉部压强可通过 Saint-Robert定律(Vieille定律)质量守恒 推导:

image.png


代入数据

image.png


计算如下

image.png

——计算结果检验

燃喷比检验

image.png

与SRM设置结果相符

燃速合理性检验

image.png

处于合理范围内

本环节结束。

3.喷管型面设计

喷管出口压强略大于大气压强时,喷管效率较高。

收敛半角43.295°,扩张半角14.37°。扩张比为10.00875


image.png

出口压强为110.5704Kpa,略大于大气压强101.325Kpa。srm数据如下

image.png

由上图可见总冲、推力满足要求

本环节结束。

4.绘图

CAD

堵头

image.png


喷口

image.png


壳体

image.png


SW建模

image.png

image.png

image.png

image.png

本环节结束

4.结语

至此,前期设计完成了。由衷感谢桔子、王舸帆、梅林以及各种软件的制作者对我的帮助!加工厂在排队(我朋友给免费也不能要求太多1f601)加工很不错,放一张XZ-50 Ⅰ的图。快中考了,学校在上高二的课,学习比较紧,暑假试车。ansys fluent和SW里的应力分析还没学会,暑假与试车报告一并发出。54ac3559e96f8466017e2d1bff77c24.jpg

请问各位与什么改进意见或看法?麻烦指点一二,刚好加工前改改图纸

另声明:图中有关公式打出来比较难,我用AI截的图,仅对计算结果负责。


来自:航空航天 / 喷气推进包含人工智能产物:作者负责、AI协助动手实践:实验报导
6
1
新版本公告
~~空空如也
XXC 作者
4天23时前 IP:广东
943273

不知各位觉得怎样?另外这种行文风格看得还好吗?


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XXC作者
4天19时前 IP:广东
943277

不好意思,发现喷管计算那里燃气温度忘记改了,补一张正确的图

image.png



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HSH
4天15时前 IP:山西
943285

可以啊!


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柠檬酸hp
4天14时前 IP:江苏
943287

厉害1f604


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CUBES
23时27分前 IP:河北
943357

还是老问题,7075t6这个材料走小量购买几乎拿不到真货,优先考虑6061t5吧


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XXC作者
9时37分前 IP:广东
943363
引用CUBES发表于5楼的内容
还是老问题,7075t6这个材料走小量购买几乎拿不到真货,优先考虑6061t5吧

我认识加工厂,材料方面没问题,请问设计方面有什么值得改进的吗


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