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2011
11-12

业余火箭方面推荐的研究项目

 

业余火箭方面推荐的研究项目

拔刀斋/刘

小时候,我们拿鞭炮药做火箭发射——BOOM。
刚来科创,我们配制燃料、试燃,然后制作发动机、地面试车,最后制作火箭、发射。
今天,我们设计、制作、测试火箭的各个分系统,最后总装和发射。

高水平的火箭需要以下三方面的进步:
1,更精深的技术:从黑药到糖类燃料,再到高能的RAP推进剂;电子设备和控制系统从无到有。
2,更大的工作量:零部件的数量越来越多,个人完成整个系统的难度越来越大。
3,更高的可靠性:由于零部件数量增加,每个零部件需要更高的可靠性才能保证系统可靠性不下降。

这三方面的需求有一个共同的解决方法:对每个技术问题分别深入研究和测试,然后组合成系统设计。
问题细分之后,不仅可以研究的更透彻,合作的更灵活,还降低了研究的难度和危险性门槛。

新手也有机会发出高水平的精华文章!

以下是一些主要的研究问题(后续会不断添加):

基本分类:
资料文献、测试仿真、固体燃料、固体火箭、液体燃料、液体火箭、箭体、火工品、回收技术

资料文献:
与各个具体研究课题相关的资料文献,无论个人水平高低都适合参加资料收集,上传时应搭配简要的概述。

测试仿真:
火箭各部分的测试仿真技术、仪器、软件平台,包括但不限于以下主要课题:

测量与仪器:
发动机推力测量(推力计)——测力使用应变片(包括成品电子秤传感器),目前急缺试车台机械结构!
燃烧室压强测量(压力传感器)——可以用直喷管推力换算,或使用成品气体压力传感器。
固体燃料性能参数测量——使用发动机的压强时间曲线换算,或恒压燃烧装置,欢迎继续编写计算程序!
燃料性能的热力学计算——GUIPEP等软件,可计算任意燃料组合配方的理论比冲等性能。
液体燃料喷嘴雾化性能测量——PIV:高速摄影+图像处理?
液体发动机燃烧室声谐振测量——使用扬声器和麦克风(专业方法也这样做)。
火箭飞行状态参数的测量——使用加速度计、陀螺仪等惯性元件作姿态估计、多普勒测速等。
火箭发射视频的拍摄——包括摄像机的选取、位置布置等,新手也可成为摄影达人哦!

计算与仿真:
固体发动机内弹道特性的仿真——推力计算器、多段药柱优化等程序,已有一些计算程序作品,欢迎补充!
液体发动机内弹道特性的仿真——有一些热力学和流体力学的理【6158 0361】式,待整理编写计算程序!
火箭飞行外弹道特性的仿真——SpaceCAD、MATLAB Simulink的Aerospace工具箱,欢迎继续编写计算程序!
结构力学计算与有限元仿真——ANSYS软件的使用、发动机的结构应力分析等。
流体力学计算与CFD仿真——ANSYS/FLUENT软件的使用、空气阻力的计算、燃烧室和喷管的仿真等。

固体燃料:
常见的固体推进剂介绍:

黑火药BP——本版有详细教程、技术成熟、压制药柱费力并且药柱强度低,适合制作20mm以下的小火箭
(不建议使用)鞭炮火药、窜天猴笛音剂——含氯酸钾、极易爆轰
糖类推进剂(KNDX/KNSU/KNSB)——本版有详细教程、技术成熟可靠、热浇注。
AP类复合推进剂(RAP、聚氯乙烯-AP、HTPB-AP)——本版有部分教程、高性能、有爆轰危险、真空浇注。

推荐的研究课题:
糖类推进剂(KNDX/KNSU/KNSB)的配方、性能、燃烧试验——目前已经较为成熟。
糖类推进剂(KNDX/KNSU/KNSB)的批量制备工艺、产品品质一致性的改进、KNSB的推广使用。
AP类复合推进剂(RAP、聚氯乙烯-AP、HTPB-AP)的配方设计、理论性能计算、制备、燃烧性能测量。

固体火箭:
现有的固体发动机设计资料介绍:

推荐的研究课题:
固体火箭发动机的总体设计——从PVC发动机到金属发动机。
筒体、喷管、堵头等结构件的设计——材料、工艺、紧固件、防热技术,最好有定量的受力、传热计算。
固体火箭发动机的试车实验——测量详细的推力曲线等数据比单纯追求高性能、大规模更重要。

液体燃料:

常见的氧化剂介绍:
过氧化氢——易得、无污染、强腐蚀、易分解、可作为单组元推进剂、高浓度易分解爆炸、储存不很稳定。
液氧——高能、无污染、低温、不能长时间储存、不易购买和运输。
N2O——无腐蚀无污染、压缩液化气体(常温下蒸汽压约6MPa)、可作为单组元推进剂、易分解爆炸。
发烟硝酸——较为易得、易挥发、烟雾有毒、强腐蚀。
(不建议使用)红烟硝酸、四氧化二氮——用于长征火箭、极易挥发、气体剧毒、强腐蚀。
常见的燃料介绍:
燃油(汽油、煤油等)——易得、无污染、燃烧值高、需要火源点火。
醇类(甲醇、乙醇等)——易得、乙醇无污染、蒸发冷却燃烧室的效果较好、需要火源点火。
胺类(乙二胺、乙醇胺等)——易得、有毒但污染环境不严重、加入催化剂后与90%过氧化氢混合可以自燃点火。
(不建议使用)肼类——用于长征火箭、与硝酸或四氧化二氮混合可以自燃点火、有毒、致癌。

推荐的研究课题:
液体推进剂的制备——制备的原理、装置、流程、难获得原料的采购。
液体推进剂的化验——目前主要是过氧化氢浓度测量,包括化学滴定、密度法、PH法等。
液体推进剂与材料的相容性——推进剂接触、浸泡储存容器、管道、阀门等部件材料是否会发生分解或腐蚀材料。

作者:科创航天
这个作者貌似有点懒,什么都没有留下。

业余火箭方面推荐的研究项目》有 1 条评论

  1. The rockets fan 说:

    目前来看,综合性能较好的业余固体燃料是RNX

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