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2012
07-08

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:

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第1张  | 科创航天 KCSA

 

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。

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第2张  | 科创航天 KCSA

 

真空仓进行真空浇筑作业时,真空表的示数。

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第3张  | 科创航天 KCSA

 

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

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第4张  | 科创航天 KCSA

 

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
110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第5张  | 科创航天 KCSA

喷口及石墨衬喉
110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第6张  | 科创航天 KCSA

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

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第7张  | 科创航天 KCSA

 

将药柱排列,并进行编号,准备装机

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第8张  | 科创航天 KCSA

 

出发前,测试台和发动机的合影~

 

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第9张  | 科创航天 KCSA

 

堵头处压力传感器

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第10张  | 科创航天 KCSA

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。

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第11张  | 科创航天 KCSA

全景截图

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第12张  | 科创航天 KCSA

测试视频:


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

测试人员合照
110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第13张  | 科创航天 KCSA

工作照

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第14张  | 科创航天 KCSA

 

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。

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试 - 第15张  | 科创航天 KCSA

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。

最后编辑:
作者:科创航天
这个作者貌似有点懒,什么都没有留下。

110mm口径RNX燃料固体发动机地面测试》有 4 条评论

  1. commenttest 说:

    本站评论功能已向所有访客开放。20120717

  2. 期待广局的固体火箭的上天

  3. kklxh 说:

    请问lz的那个火箭壳体耐压设计软件能不能给我一个

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