开头：
       既然上一篇说了高密度推进剂的重要性，那么这次我们就从实际设计一枚火箭出发，来探讨一下我们现在应该发展哪一类的火箭，以及之前的一些错误的思路。
       在阅读这篇文章之前最好先看看之前的文章https://bbs.makertime.org/read-968

火箭的结构与推进剂占有率：
       固体火箭：通常药柱内部是不同形状的内孔，用于控制推力压强等参数。而且为了防止侵蚀燃烧产生的不好的影响，因此这个孔的截面积也不会太小。实际上真正的药柱填充量大概只有整个燃烧室的80%。


   液体火箭：
     挤压系统：因为我们现在没有泵压式发动机，所以以下数据全是按照挤压式来计算。
    之前的帖子讲过了如何计算挤压气体的需求量https://bbs.makertime.org/read-684   
     左边是充满气体的气瓶，右边是完成加压后气瓶与储罐压力相同。

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稍有常识的人都会知道，如果气瓶不够大或者压力不够就无法使得储罐有足够的压力。在此我将会讲讲如何计算出气瓶的最低要求。

理想气体状态方程

左边的最开始时气瓶的储气量。右边是完成储罐加压后的气瓶与储罐的储气量。

p1：气瓶储气压强    p2：储罐所需压强

v1：气瓶容积    v2：储罐容积

T1：气瓶温度    T2：储罐温度

虽然气体在膨胀过程中会有降温现象，不过并不明显，这里是考虑加压液氧，甲烷这类低温推进剂，气体进入储罐会降温造成体积大规模缩小。

设计输送系统的过程，通常储罐压力和容量都是确定的，而且气瓶的压力也是确定的，那么我们唯一不能确定的就是气瓶的容量了。

有时候需要求解满足要求的最低气瓶压力

文献中推进剂的基本数据

这里我们填入两个常用的值挤压气瓶10Mpa(通常气体站购买气体的瓶内压力)，30Mpa（使用打气机加压的压力），储罐压力2.5Mpa，挤压气体为氮气（氦气太贵，二氧化碳氩气密度又太高）。

体积比：推进剂体积/总体积（推进剂+气瓶）

质量比：推进剂质量/总质量（推进剂+挤压气体）

平均密度：总质量（推进剂+挤压气体）/总体积（推进剂+气瓶）

固液混合火箭：其中固体部分采用固体推进剂的占有率，液体部分采用液体推进剂的占有率。

算出推进剂组合之后的参数：

对比一下平均密度，不得不说低温推进剂确实差了一大截~~

对比一下平均质量比

速度增量求解

求解公式依旧是齐奥尔科夫斯基公式（不懂看我的上一篇文章），其中燃烧完毕的质量是结构质量（干重）+储罐内残余挤压气体。虽然这些气体占的质量也不小，但是实际上的对冲量的贡献并不大。2MPa下常温氮气直接通过拉瓦尔喷管比冲60s，不过这个只是通过喷注器时的比冲，而还得通过燃烧室和喷管，这里的衰减作用很大，通过储罐内的气体不是一直这么高的压力，而是不断减少，综合考虑认为这些气体对于总冲影响可以忽略。

在前面也说了这篇文章讲的是以我们现在的水平应该做什么，所以液体推进剂都是挤压，因此容质比的范围不超过1.5（现在也就0.8左右）。

储罐的压力与重量成线性关系（相同体积10MPa的挤压气瓶重量是2.5MPa的储罐的四倍）。

忽略阀门等供应系统的重量。

下面看看将这些参数代入计算，x轴为容质比（不懂容质比可以看看我的上一篇文章），y轴是速度增量。

因为数据量太大，先把30mpa情况下的分出来看看

10mpa情况下

图像解读：[table=100%,#ffffff]

1.液氧煤油与液氧聚乙烯性能差不多。

2.相比于KNSU，其他推进剂优势明显。

3.挤压气体30mpa时比10mpa时效果好一些。

4.低温推进剂表现不如常温推进剂。

5.30mpa 下硝酸煤油表现最好，10mpa下与apcp相当。

总结：

1.低温推进剂（液氧），在现阶段并不适合用于挤压式探空火箭，只适合于地面测试（看火焰），或者为之后的发展做出微小的工作。当然也可以去研究气体加温系统，使得储罐内部的气体不至于遇冷收缩这么严重。

2.为了尽可能提高性能，应该尽可能提高挤压气瓶的储气压力。

3.综合考虑现在最适合的推进剂依旧是APCP这类高能固体推进剂。因为现在的容质比大概只能做到0.8左右，氮气压力10mpa（加压至30mpa有一些难度），这种情况下APCP和硝酸煤油相当，但是考虑到阀门，液体发动机等设备的重量和较高的成本，使用APCP的固体火箭更合适。最重要的还是硝酸具有较高的毒性和腐蚀性，对于爱好者来说安全性较低。

相对来说，固体能够相对来说在业余界上干质比是坠高的，虽然等效排气速度略低，但是确实能够在相同起飞质量下获得更高的速增量。
话说回来，侵蚀燃烧是由于燃烧室中的气流速度产生的。在燃烧室最顶部气流速度为0，燃烧产生物质会向喷管流动，在燃烧室底部气流速度必然大于0。燃烧室最顶端到最底部的气流速度是逐渐增加的。
关于侵蚀燃烧世界上有大量的不同的表示。其中应用最广泛的是侵蚀比。侵蚀比*基础燃速=侵蚀燃速。那么这里还有一个极限速度，在气流速度低于极限速度时，侵蚀比为1。而气流速度高于极限速度时，侵蚀比便>1，侵蚀比除了燃料自身特性外，便受到气流速度影响，简单来说气流速度越快，侵蚀比越大。
那么之前说了，燃烧室内气流速度从最顶部到最底部是逐渐加速的。那么燃面推移应该分成两部分，其一是靠上部，气流速度低于极限速度状态，此时的燃面推移就和理想的一样。假如是个园内孔，那么这部分燃面推移之后的燃面依然是圆柱形。另外一部分侵蚀比大于1，并随着气流方向逐渐增大，此时的燃面推移之后的燃面是类似于一个唢呐状。

所以在讲到固体的部分用那个星孔的图有点没多大关系，那张图实际表示的是星孔的剩药现象。

在总群上看见你这么可怜，我就冒冒泡资词资词