ETH-HTP-3型液体火箭发动机取得初步成功

ETH-HTP-3型液体火箭发动机取得初步成功

魏广寅

科创航天局贵州局同志耗时一年,历经万难,终于在2012年7月8日成功点燃了纯液体燃料火箭发动机。
该发动机采用HTP-乙醇燃料体系,稀土陶瓷催化。本次试验采用外部点火方式。
设计推力200N,工作时间10s。配备有四通道压力数据50KHz同步采集器,阀门远动系统,遥测系统。

此次发动机试车成功,代表着我国业余火箭界掌握了以下几种关键技术:
1.过氧化氢高效稀土陶瓷颗粒催化剂的制造。
2.高浓度过氧化氢的浓缩法高速安全生产。
3.恒流系统设计制造。
4.喷注器设计制造。
5.推力室设计制造。
6.喷管及发动机冷却技术。
7.内(外)部点火技术。
8.挤压式储罐系统设计。
9.电测及远动技术。
10.液体发动机设计、试验的关键理论和计算处理。

该枚发动机成功试车,全面突破了国内外相关文献资料的脱密封锁,为今后业余航天界试制实用的液-液火箭发动机打下了坚实的理论和实践基础。
根据科创航天局有关规范,该型发动机的详细数据及设计图纸、试验视频等暂时库存,会在稍后公布。

在此特别感谢拉风厂长不辞辛劳千里驰援,全程参与发动机的机械制造与测试工作。
感谢雪狼赠送的2枚止回阀,感谢郭凯协助完成各种流量标定实验。
更感谢我的夫人的理解和宽容。

火焰情况

试验装置概貌

主要传感器

自行制造的遥测远动设备

自行开发的试验配套软件。

操作人员个人防护

2012年7月9日发稿

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试

文/胡振宇 摄影/覃永良等

科创航天广州局于2012年7月7日下午对科创论坛目前设计总冲最大的固体燃料火箭发动机:110-RNX星孔发动机进行了测试。

相关参数

壳体:	内外径109/119mm    			材质:40Cr
喷喉:	24mm    				材质:石墨
堵头:	上端开洞配合PTB503压力传感器使用     	材质:45#
喷口:	收敛角45°,扩张角12°    		材质:40Cr

堵头、壳体、喷口连接方式:2.5牙距梯形牙
发动机设计耐压:	70MPa
设计工作峰值压力:	7MPa
燃料为添加3% DOS的改性RNX燃料

软件模拟的喷燃比曲线如下:

 

发动机使用5g  200目银药配合6V电点火头点火。

参与此次发动机测试的人员有焓熵,Warmonkey,zzlzhang,novakon,邪惡的小會會,2400,肖雄

 

实验记录

燃料制造

为了生产体积更大的燃料棒,广州局设计并制造了可兼容75,110,160直径PVC管的真空震动浇筑仓。

 

背景是原先由贵州局设计制造的真空浇筑仓。

 

真空仓进行真空浇筑作业时,真空表的示数。

 

使用CNC对药柱进行星孔加工,制造出的110规格药柱与75规格药柱

 

发动机设计及制造

在设计之前,我们首先要对发动机的材质进行一个初步选择,最终考虑到热工作可靠性及耐压性能后,选择了40Cr作为发动机壳体材料
其壳壁设计厚度为5mm,耐压大于70MPa,连接方式最终也选定了2.5牙距的梯形螺牙进行连接

喷口及石墨衬喉

测试装配

对燃料外圆进行微小加工,以保证尺寸可以顺利放入发动机内

 

将药柱排列,并进行编号,准备装机

 

出发前,测试台和发动机的合影~

 

 

堵头处压力传感器

为了保持测试台的稳定性,吸取之前地面测试的经验,在测试之前将8块16kg重及2块20kg重的钢块累加到测试台上,以保证测试台不在发动机工作时被掀起。
测试视频截图

喷出的气体中可见明显马赫环,证明喷气速度超过音速。

全景截图

测试视频:


链接地址:http://v.youku.com/v_show/id_XNDI0ODY4MzQ0.html

测试人员合照

工作照

 

数据处理及分析

此次发动机测试采用了PTB503(16MPa)压力传感器及中航LG60应变片,并配以广局自行设计制造的数据采集卡及试车台,对内部压力和推力两个项目进行测量。

收集到的数据曲线。 纵轴:左为推力,单位公斤力;右为压力,单位兆帕。 横轴为时间。

通过数据我们可以发现,此台发动机的理论设计及实际测试得到了非常好的吻合,其工作压力稳定,工作时间长久,同时也验证了石墨喷吼用在大尺寸发动机上的可行性。不足之处是点火效率很低,还有很大改进余地。

通过对软件仿真结果和从应变片和压力传感器采集到的推压力数据进行比较,可以看到这台发动机在实际工作效果上和理论设计是非常接近的。本次实验还验证了石墨作为大尺寸火箭发动机的喷喉材料的可靠性。

至此,国内业余界总冲最大(14837 N*s)的固体火箭发动机完美的进行的第一次地面测试宣告圆满成功。