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高级业余火箭学者
KFWJ 发布于2017-01-28 19:59
7/2729

HTPB推进剂 碳纤维发动机试车

楼层直达
                在经历了一个月前的铝机隔热失败后终于迎来了本年度第二次试车80规格的碳纤维发动机,同样这也是最后一次测试固体发动机,至于为什么是最后一次测试, 在前面的一帖里已经注明了 http://bbs.makertime.org/read-753
        这次的测试总体结果对我来说是比较满意的,因为在没有增加密封圈的情况下隔热表现得非常出色。要说有不足之处的话就是 再试车后通过推力数据和视频分析发现喷然比还是偏低了点,  和没有拿到发动机内部压力数据。


发动机的材料介绍:
发动机壳体: T700双向碳纤维布卷制管(75*80*570mm)  
壳体耐压:35MAP(玲珑公司水压测试5分钟没问题)
隔热层:聚氯乙烯
堵头:酚醛布棒(细布)
喷嘴:石墨和酚醛布棒组合
喷嘴和堵头与壳体连接方式:M5*20内六角螺丝(每端十颗)
推进剂:HTPB 3元组推进剂
推进剂质量: 2.7KG
发动机空重:1.6KG
理论喷然比:245-345
实测比冲:   190
燃烧室模拟设计峰值内压:5MAP
安全系数:7.0
点火方式:内部 药柱式点火
点火药:含铝16HTPB推进剂 全部使用300目AP制作 不加燃速催化剂。


下面是这次实际测试到的推力数据,由于使用了电子秤传感器 ,推力单位为KG.

图片:图片26.jpg




这是发动机设计平面图:

图片:图片25.jpg


这是发动机未完全组装时和燃料棒的图片:

图片:图片24.jpg

图片:图片23.jpg

图片:图片22.jpg

图片:图片21.jpg

图片:图片20.jpg

图片:图片19.jpg

图片:图片18.jpg

图片:图片17.jpg

图片:图片16.jpg

unde

图片:20160701_094501.jpg

fined




这是试车现场图片:
这次使用的密封胶是 三合丁晴型液态密封胶

图片:图片13.jpg

图片:图片14.jpg

图片:图片15.jpg




这是发动机正常工作时的图片:

图片:图片12.jpg




这是发动机工作后拆开的情况:
隔热层相当的完美

图片:图片5.jpg

图片:图片6.jpg

图片:图片7.jpg

图片:图片8.jpg

图片:图片9.jpg

图片:图片10.jpg

图片:图片11.jpg


 
这是管子 堵头 喷嘴 的质量 和把密封胶清除洗干净后的碳纤维管 可以和新的媲美:

图片:图片2.jpg

图片:图片3.jpg

图片:图片4.jpg

图片:图片1.jpg




下面说说我使用的燃料的配方 和运输到试车场地问题


原材料:
1.AP     (高氯酸铵)
2.AI       (铝粉)
3.CUO   (氧化铜)
4.HTPB (端羟基聚丁二烯)
5.MDI     (二苯基甲烷二异氰酸酯)
6.DOA    (己二酸二辛酯)
7.TEA   (三乙醇胺)
配方:
1.  AP%69  (球形60-80目的%49)(非球型200-300目的%20)
2.  AI%8   (200-300目的球形)
3.  CUO%0.5  (300目以上的)
4.  HTPB%13 (羟值0.75)
5.  MDI%2.5
6.  DOA%6.5
7.  TEA%0.5
混合程序:  
                      首先加入AI .CUO.TEA.HTPB.DOA这时用搅拌棒或者搅拌器 搅拌均匀,然后开始慢慢的加入百分之20(200-300目)的AP 直到慢慢加完继续搅拌均匀,然后加入MDI 搅拌机高转速快速搅拌大致均匀后 开始加百分之49(60 -80目)的AP,加完后放进真空箱等待真空抽到-0.9时 启动搅拌机搅拌90秒,然后停止搅拌 真空泵不关继续保持抽真空60秒,然后再次启动搅拌机搅拌90秒后停止搅拌等待30秒后 开始慢慢泄真空,混料完成。
浇注程序:                  
浇注75毫米包括75或以下的燃料棒我选用槽孔式下料,槽孔宽3mm  长16mm.   2到2.5公斤燃料选择8-12钟之内浇注完毕最好。 1到1.5公斤燃料选择5-7分钟之内浇注完毕最好,总之在药浆流动性的有效期内下料得也慢也好。


     这里就是关于怎么运送到试车场地,有很多朋友是在家里把发动机组装好 ,然后往后备箱一塞就 往荒郊野外赶。无论你的发动机直径哪怕是小于10MM或大于100MM. 在试车前最好不要组装。 假设你把发动机组装好了 放在家里 或者地下车库 都是非常危险的,比如你隔壁或自己家发生火灾  或汽车后备箱里 夏天汽车会自燃,一旦发生这些是风险就不可控了。对于我们玩小火箭的小规格的HTPB推进剂来说只要不放在密封的空间里 ,即使被意外引燃了 也不会爆。

[KFWJ于2017-01-30 07:36编辑了帖子]
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小科学 发布于2017-01-29 14:25
沙发F
球形AP怎么搞的。。。可以具体讲一下吗
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猎鹰 发布于2017-01-29 15:28
板凳F
之前测试铝合金时当时准备了两台,一台是PVC隔热层,另一个是硅橡胶涂层(添加了大量玻璃纤维作为结构,不然硅橡胶无法均匀涂抹)
相关帖子http://bbs.makertime.org/read-606
和你的药柱略有不同,我并没有把PVC管当成是模具,而是直接作为隔热层。直接把药浇筑在发动机内。
为何选用PVC呢,就是因为使用简单啊!直接买到成品塞进去就能用。
硅橡胶的方案是参考美国的火箭爱好者,使用HTPB在滚动状态下涂抹。相比之下我没有车床无法进行滚动涂抹,所以加了玻璃纤维作为结构,使硅橡胶可以保持一定厚度而不会流动。

图片:31_93_cd270136368f3a4.jpg



图片:屏幕快照 2017-01-28 14.01.01.png




发动机图纸:白色部分为硅橡胶隔热层。个人建议在药柱与喷管和堵头出都涂上硅橡胶,这样密封性会更好。

图片:31_93_16808a5dc9b05fa.png




当然最后测试的结果也证明直接使用PVC效果并不好。屁股与喷管都出现了漏气。

图片:31_93_387bebcac9c4b32.png



而硅橡胶工作正常

图片:31_93_3540f34b4242444.png




我分析产生这个差距是因为整个硅橡胶的涂层可以使其很容易连成了一个整体,而PVC管表面过于光滑,硅橡胶很难附着稳固。
长空又放核红云, 怒吼挥拳显巨身。 横眉南天震虎口, 寄心北海跃龙门。 敢同恶鬼争高下, 不向狂魔让寸分。 先烈回眸应笑慰, 擎旗已有后来人
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KFWJ 发布于2017-01-29 17:02
地板F
小科学:球形AP怎么搞的。。。可以具体讲一下吗回到原帖
买来的时候就是球形。
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大宇宙时代 发布于2020-06-09 20:35
4楼F
楼主你的碳纤维壳体好像是实体的,不是缠绕成型么?
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兰若,公主魂 发布于2020-08-19 12:02
5楼F
     相当不错,这种材料好,轻啊。
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momoko31 发布于2020-08-24 14:49
6楼F
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兰若,公主魂 发布于2020-11-14 16:29
7楼F
进来看看。
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