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2011
08-26

玉兔2A型火箭首次发射点火不成功原因分析

玉兔2号火箭首次实效发射试验中,点火不成功,火箭没有离开发射架。

现象:点火后发动机立即发火,发出一声喘气声,并喷出少量火焰,持续约2秒,随后熄火。

点火方式:等离子弧点火。

燃料:高氯酸铵—环氧树脂(RAP),含增塑剂。发动机为高强度合金钢材料。

试验前对该发动机使用的燃料抽样进行了开放点火试验,没有发现任何异常,燃烧充分、均匀,产气量大,无烟。

对故障发动机进行了分析,X光片(图1)显示,只有最靠近喷管的药柱被点燃,烧掉一个圆锥状药层后熄火。

(图1,工作后的发动机,高感度X光片,2mA,100KV,5min)

燃料质量虽然有一些瑕疵(图2),但不论是图1显示的瑕疵,还是图2显示的瑕疵,都不足以引起点火不成功。

(图2,第二行为工作后的药柱,2mA,65KV,5s,实际上除靠近喷管处的一节之外,其余药柱均未点燃)

燃料表面镜检,应该说是基本均匀的(图3),虽然有一些数十微米级别的大粒AP晶体碎片(图4),但也不足以引起点火不成功。

(图3,100倍镜检)

(图4,400倍镜检)

可以看到,药柱有少量瑕疵,按照以往经验,瑕疵可能导致燃料爆轰或发动机内压超过耐压而爆炸,但这些瑕疵不会引起点火不成功。

有一节药柱有较大缺陷(图5),但是点火并呈现锥形的药柱并不是这一节。其它药柱未发现类似缺陷。
(图5,药柱端面)

为了彻底找到原因,进行了地面试车试验。当采用0.5克左右的强力点火药粉制成点火头进行爆燃式点火时,点火药粉所在的燃料段正常燃烧,推力达到设计值,马赫环出现(图6)。其余燃料段缓慢燃烧,冒出亮黄色火焰,无推力(图7)。

(图6,点火后约0.5秒)

(图7,点火后约8秒)

结论:综合各方面因素,排除药柱瑕疵、发动机瑕疵、点火装置故障导致点火不成功的可能。该次试验点火不成功,是因为点火方式与燃料形式不匹配导致的。

作者:echo,虎哥,SS,焓熵,咸鱼,猴子,拉风,神话,风云等

RAP燃料是一种性能非常出色的燃料,但是工艺难度非常高。在图2最下面一排左起第三个药柱上,内孔上部阴影区域表示捏合不均,而捏合与固化是矛盾的,固化与真空排气也有矛盾。因此还需在工艺流程方面做进一步的完善。玉兔2号的航电部分在试验中工作正常。(撰文:刘虎)

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作者:科创航天
这个作者貌似有点懒,什么都没有留下。

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