模型火箭重心(CG)和压心(CP)的确定

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航天模型的设计、制作与比赛

航天模型的设计、制作与比赛

火箭推进原理
• 火箭能在大气中,也能在真空状态的太空中飞行, 这是因为它带有不依赖周围介质而完全依靠自身 携带的推进剂进行工作的喷气推进系统——火箭 发动机。
• 单级火箭在发动机熄火后达到的速度为发动机的 有效排气速度乘以火箭起飞质量与发动机熄火时 的火箭质量之比的自然对数。
• 多级火箭的最终速度是按上述方法计算的各单级 火箭在发动机熄火后能达到的速度和。
布紧贴在箭体筒段内侧。注意:胶布
粘在筒段内的深度约4cm,以便头锥 完全的插入。
连接降落伞
“长征三号”仿真模型制 作
折叠降落伞
•拉直伞绳,使其相互不缠绕。 •用手理平降落伞,排出空气。 •将伞绳打折后埋入伞布中。 •上下折叠降落伞。 •左右折叠降落伞,使其成为柱状, 且小于筒段直径。
• 1959年国际航空联合会(FAI审议并通过国际模型火箭竞赛 规则(1984年以后执行的规则为《FAI 运动规则,4d部分, 航天模型》),模型火箭运动正式列入国际航联所属的国 际性比赛项目。
• 1966年5月在前捷克斯洛伐克举行了首届模型火箭国际赛。 • 1972年9月在南斯拉夫举行了第一届世界航天模型锦标赛。
• 明永乐年间万户是世界上第一位试图应用 火箭飞行的人,为了纪念他,在月球表面 东方海附近的一个环形山以万胡命名。
中国古代航天
1161年的“霹雳 炮”
中国古代航天
震天雷炮
神火飞鸦
火龙出水(上为二级启动,下为一级启动)
现代中国航天
• 1960年2月19日,第1枚探空火箭发射成功; • 1960年11月5日第1枚运载火箭发射成功; • 1970年4月24日发射了东方红1号人造卫星,使中国成为继苏、美、
火箭发动机的基本结构
1-推进剂药柱, 2燃烧室, 3-喷管,

高中物理反冲和火箭模型-动量守恒的十种模型解读含参考答案

高中物理反冲和火箭模型-动量守恒的十种模型解读含参考答案

动量守恒的十种模型解读反冲和火箭模型模型解读1. 反冲运动作用原理反冲运动是系统内物体之间的作用力和反作用力产生的效果动量守恒反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力,所以反冲运动遵循动量守恒定律机械能增加反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总机械能增加2.火箭(1)火箭的原理火箭的工作原理是反冲运动,其反冲过程动量守恒,它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度。

(2)影响火箭获得速度大小的因素①喷气速度:现代液体燃料火箭的喷气速度约为2__000~4__000m/s 。

②火箭的质量比:指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比,决定于火箭的结构和材料。

现代火箭的质量比一般小于10。

火箭获得的最终速度火箭发射前的总质量为M 、燃料燃尽后的质量为m ,火箭燃气的喷射速度为v 1,如图所示,在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以动量守恒。

发射前的总动量为0,设燃料燃尽后火箭的飞行速度为v ,发射后的总动量为mv -(M -m )v 1(以火箭的速度方向为正方向)由动量守恒定律,mv -(M -m )v 1=0解得v=Mm-1 v1由此可知,燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比Mm决定。

喷气速度越大,质量比越大,火箭获得的速度越大。

(3).多级火箭:能及时把空壳抛掉,使火箭的总质量减少,因而能够达到很高的速度,但火箭的级数不是越多越好,级数越多,构造越复杂,工作的可靠性越差,目前多级火箭一般都是三级火箭。

【典例精析】1.(2017·全国理综I卷·14)将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。

在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)A.30kg⋅m/sB.5.7×102kg⋅m/sC.6.0×102kg⋅m/sD.6.3×102kg⋅m/s【针对性训练】1.(2024重庆模拟2)如题图1所示,水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭,由饮料瓶、硬纸片等环保废旧材料制作而成。

航天飞行动力学考试重点

航天飞行动力学考试重点

航天飞行动力学考试重点第二章压力中心和焦点的概念以及两者的区别和联系气动力(升力、阻力和侧力)、气动力矩(俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩)的计算方法:气动力矩与操纵力矩、阻尼力矩、下洗延迟力矩之间的关系以及交叉导数、铰链力矩概念:定常飞行、纵向静平衡、纵向静稳定性概念推力、重力的简化计算方法:4个坐标系(地面坐标系、弹道坐标系、速度坐标系、弹体坐标系)和8个角度(弹道倾角、弹道偏角、速度滚转角、攻角、倒滑角、偏航角、滚转角)的定义:坐标系之间的变换方法、初等变换矩阵和6种坐标变换关系和3个角度几何关系式。

导弹运动建模的基本定理和简化处理方法(固化原理)导弹质心运动的动力学/动力学方程、导弹绕质心转动的动力学/运动学方程的建模方法:轴对称/面对称飞行器操纵的特点:导弹运动模型的简化与分解方法导弹的质心运动,理想弹道、理论弹道和实际弹道的概念:描述瞬时平衡假设状态的表达式:过载的概念与意义过载投影与机动性、导弹运动的关系常用过载、可用过载和极限过载概念方案飞行、方案弹道、飞行方案的概念铅锤平面内典型飞行方案(发射、等高)比例导引法的基本思想第三章导弹动态特性分析的基本概念,导弹运动方程组线性化的条件和方法以及特征点的选择:小扰动假设;纵向扰动运动的建模;动力系数的物理意义导弹自由扰动运动长短周期运动特点及物理成因;传递函数的推倒和分析方法纵向短周期扰动运动的动态稳定条件,以及动稳定性与静稳定性的关系第四章各常用坐标系的定义、引力、第一宇宙速度(环绕速度)、第二宇宙速度(逃逸速度)、双曲线剩余速度、总攻角、总升力、配平攻角;直接反作用原理、刚化原理、瞬时平衡假设;变质量系统在运动时所受力和力矩,以及各自的计算公式;火箭产生控制力和控制力矩的方式;研究自由飞行段的运动时的基本假设自由飞行段的运动有哪些基本特征、轨迹是什么形状、特征参数有哪些、特征参数与主动段终点参数有什么关系;成为人造卫星和导弹的条件;再入段的运动特点再入类型及其各有什么特点变质量质点基本方程(密歇尔斯基方程)齐奥尔柯夫斯基公式(理想速度与质量变化的关系)变质量质点系的质心运动方程和绕质心转动方程;静稳定与静不稳定火箭的程序转弯动力学现象及过程分析;第六章航天器开普勒轨道方程的推导过程和几个性质轨道六要素的定义,轨道六要素与运动参数之间的转换方法椭圆轨道参数典型轨道的定义及特点轨道摄动的原理,J2项摄动和大气阻力摄动对轨道运动的影响轨道机动的类型,霍曼转移原理刚体航天器姿态动力学的基本方程单自旋航天器姿态控制系统的力学原理及稳定性分析方法。

2015航天器控制原理(周军 主编)教案:航天器主动姿态稳定系统

2015航天器控制原理(周军 主编)教案:航天器主动姿态稳定系统

2015航天器控制原理(周军主编)教案:航天器主动姿态稳定系统航天器控制原理,ppt课件,:6第六章航天器主动姿态稳定系统6.1 喷气推力姿态稳定原理6.2 喷气姿态稳定系统的非线性控制律6.3 航天器的喷气推力器系统6.4 飞轮姿态稳定原理6.5 零动量反作用轮三轴姿态稳定系统6.6 偏置动置轮三轴姿态稳定系统6.7 控制力矩陀螺三轴姿态稳定系统为了保证航天器在轨道坐标系中相对于平衡点的稳定性, 除了采用上一章叙述的各种被动稳定方案以外, 也可以利用控制系统实现对航天器姿态的主动稳定控制。

与被动稳定方案比较, 主动姿态稳定的优点是可以保证更高的精确度和快速性, 缺点是结构复杂化,降低了可靠性, 且增加了能源消耗, 因此适用于高精度要求和大扰动力矩的情形。

主动姿态稳定系统包括了喷气三轴稳定系统, 以飞轮为主的三轴稳定系统和磁力矩器轴稳定系统。

第六章航天器主动姿态稳定系统喷气姿态稳定系统的运行基本上根据质量排出反作用喷气产生控制力矩的原理进行。

图 6.1表示一个典型的喷气三轴姿态稳定控制系统6.1 喷气推力姿态稳定原理由于一个喷嘴只能产生一个方向的推力, 因此系统的每个通道起码要有两个喷嘴。

为了避免反作用喷气推力对航天器的轨道运动产生影响, 一般地在同一方向都装上两个喷嘴, 如图 6,2所示, 此时控制力矩由成对喷嘴产生 (力偶 )。

点击观看虚拟现实演示分析图 6.2得知, 对装有三轴喷嘴所产生的控制力矩为 ( 6.1)设由这些喷嘴产生的控制力矩矢量为, 它以本体坐标系三轴控制力矩分量表示, 则有(6.2)222c x y e1c y z ec z x eM m v lM m v lM m v l???????? ???&&&c c x c y c zM M i M j M k? ? ?cM若本体坐标系为主轴坐标系, 则航天器在控制力矩的作用下, 它的姿态动力学方程式为 (6,3)式中,为作用于航天器的其他环境干扰力矩。

模型火箭外形设计作品

模型火箭外形设计作品

西北工业大学航空学院
第一届“中天杯”
模型火箭设计大赛参赛作品
CrystalNi
[日期]
火箭全长330mm,箭体直径20mm,箭筒面
积15079mm2,采用三尾翼结构,尾翼总面积
4080mm2,压心位于距尾150mm处,重心根据头
锥配重分布在距尾170mm—220mm之间,以保证
火箭稳定飞行。

总共由四部分组成,分别为头锥、
箭筒、尾翼、尾锥,另加整流条。

头锥
头锥以硬塑料为材料,长80mm(未计与箭筒粘贴部分),最大直径20mm,中空可添加配重,外形采用卵形,以减少空气
阻力。

箭筒
箭筒以铜版纸为材料,长240mm,直径20mm。

尾翼
尾翼以软木为材料,类梯形,全
长40mm,后缘局部向后掠,翼角倒
圆。

尾翼剖面呈流线型,前缘采用圆
弧形,后缘采用刀锋形,以减少阻力。

尾锥
尾锥以硬塑料为材料,与头锥相
同,长10mm,最大直径20mm,最
小直径16mm,锥台形,母线为半径
29mm圆弧。

尾锥主要作用是减少压
差阻力。

整流条
尾翼和箭体接合处加装整流条
以减少干扰阻力,以胶带或纸条为
材料,长30mm。

箭体外观。

高考必须掌握的万有引力与航天十大模型!

高考必须掌握的万有引力与航天十大模型!

高考必须掌握的万有引力与航天十大模型!请你多多关注,学习少走弯路,成绩突飞猛进,高考考题全对!圆周运动、万有引力、人造卫星知识的综合,使许多学生对这三者的关系感到扑朔迷离.万有引力定律揭示了自然界的任何两个物体间都存在的一种相互吸引力,并说明了这种万有引力与哪些因素有关并且有什么关系.日常生活中,普通物体之间的这种力很小可以忽略不计,但在天体运动中万有引力却非常大,提供了天体运动所需要的向心力.牛顿第二定律反映了加速度与力和质量之间的定量关系,是解决动力学问题的重要依据,是力学的基本规律,在中学物理中占有十分重要的地位.对圆周运动而言,其运动学和动力学的联系纽带就是向心加速度,向心加速度的决定式F向=ma向,是牛顿第二定律在圆周运动中的重要体现.在天体运动中万有引力提供向心力,据牛顿第二定律得: 可见,万有引力是一种力,牛顿第二定律是一个规律,圆周运动是一种运动形式.航空航天与宇宙探测是现代科技中的重点内容,也是高考理综物理命题的热点内容,所涉及到的知识内容比较抽象,习题类型较多,不少学生普遍感觉到建模困难,导致解题时找不到切入点,下面就本模块不同类型习题的建模与解题方法做一归类分析.一、“椭圆轨道”模型指行星(卫星)的运动轨道为椭圆,恒星(或行星)位于该椭圆轨道的一个焦点上,由于受数学如识的限制,此类模型适宜高中生做的题目不多,所用知识为开普勒第三定律及椭圆轨道的对称性.二、“中心天体圆周轨道”模型指一个天体(中心天体)位于中心位置不动(自转除外),另一个天体(环绕天体)以它为圆心做匀速圆周运动,环绕天体只受中心天体对它的万有引力作用.解答思路由万有引力提供环绕天体做圆周运动的向心力,据牛顿第二定律,得式中M为中心天体的质量,m为环绕天体的质量,an、v、ω、T 分别表示环绕天体做圆周运动的向心加速度、线速度、角速度和周期,根据问题的特点条件,灵活选用的相应的公式进行分析求解.此类模型所能求出的物理量也是最多的,(1)对中心天体而言,可求量有两个:简记为:高轨低速小动能,高轨高势大周期;具体含义是卫星处于高轨道,其线速度、角速度,向心加速度、重力加速度、动能都小,重力势能、卫星运动的周期均大..(3)可求第一宇宙速度物体在地球表面附近环绕地球运转,其实就是“中心天体-圆周轨道”模型。

坎巴拉太空计划相关物理知识解析

坎巴拉太空计划相关物理知识解析

坎巴拉太空计划相关物理知识解析 这是⼀款对物理知识要求⽐较⾼的游戏,在坎巴拉太空计划⾥,玩家需要了解⼀些相关的⽕箭离地,⼊轨,降落等物理知识,下⾯是游戏中相关知识的详细解析。

相关物理知识解析 速度增量 宇宙旅⾏最重要的概念,类似于我们平常说的航程,⼀箱油能跑多远。

由于宇宙旅⾏处于⼯程设计的极限领域,设计容差⾮常的⼩,不能像汽车那样没事带⼀⼤箱油到处跑,⼀般是⽤多少刚好就带多少。

况且太空⾥没油了也去不了加油站,基本上只有死路⼀条,所以上太空之前⼀定要搞清楚这个概念。

汽车,飞机,马车啥的我们都⽤距离来衡量它们的航程,能⾛多远,这是因为⼤⽓层内⽆论是飞还是在地⾯上跑都要持续使⽤能量保持前进,否则都会有阻⼒减速,最终停⽌。

但是宇宙⾥⾯由于没有阻⼒,有⼀点点动⼒都可以⽆限前进,所以⽕箭的“航程”是不⽤距离表⽰的。

取⽽代之的是速度增量,⼀个速度值,⼀般⽤⽶/秒。

这是因为在宇宙⾥可以不消耗燃料停泊的地⽅只有轨道上,⽽不同的轨道的轨道速度不同,所以变换轨道需要改变⾃⾝的速度。

宇宙飞船的速度增量,就是在真空中累计可以改变⾃⼰速度的量。

另外从地⾯发射⼊轨基本就是相当于从静⽌不动加速到轨道时速,是需要速度增量的(发射过程有⼀定的损耗和浪费,所以实际使⽤的增量要⼤于轨道时速)。

从K e r b i n地⾯发射到低轨道,原版游戏⼤概需要4500的速度增量。

如果安装了FA R真实⽓动,加上⿐锥整流罩之类的可以降低到3700左右。

⽽低轨道的实际轨道速度差不多是2300. 从K e r b i n变轨到M u n登陆再返回差不多需要6700的速度增量。

从K e r b i n逃逸到D u n a登陆再返回差不多需要7000多的速度增量,这是因为抵达D u n a的时候可以利⽤⼤⽓层减速,从⽽节省了抵达时刹车⽤的速度增量。

地⾯推重⽐ 相对⽐较简单的概念,推重⽐就是推⼒除以重量。

等于1的时候表⽰推⼒和重量相等,⼤于1的时候推⼒⼤于重⼒,才可以在⾏星表⾯垂直起飞。

简易模型火箭的制作

简易模型火箭的制作

简易模型火箭的制作作者:暂无来源:《发明与创新·中学生》 2015年第11期文江苏省南菁高级中学是赟凌一洲模型火箭是一种广受欢迎的科普器材,主要包括头锥、箭体、尾翼、发动机,有的还会在箭体中加入降落伞与载重。

本文介绍了一种简易模型火箭的制作方法,可培养学生的专业综合能力、创新能力和工程实践能力。

一、设计制作使用Openrocket软件设计模型火箭图纸(如图1),并进行模拟仿真,改进设计。

1.头锥一个合适的头锥对整个火箭的空气动力性能极为关键。

常用的头锥一般有圆锥形、尖拱形、椭圆形、抛物线形等。

其中抛物线形阻力较小,在真实的火箭中最常用,但制作较为麻烦,需要在车床上精确加工,费时费力。

圆锥形头锥虽然阻力较大,但制作最简单,适用于简易模型火箭。

2.箭体箭体用于容纳发动机、配重、降落伞以及连接头锥、固定尾翼,通常为圆柱状。

在简易模型火箭中,箭体常用PVC水管制作,以防止因爆炸产生大量碎片而造成意外伤害。

3.尾翼尾翼能增加箭体的稳定性,这对火箭能否在空中正常飞行有重要影响。

模型火箭的尾翼通常有方形、圆形和翼形,其中翼形稳定系数最高。

箭体上一般连接三到四片尾翼。

在大型模型火箭中,尾翼通常用边缘折起90°的铝板制作,再通过螺丝固定在箭体上,但这种方法不适合简易模型火箭的制作。

我们的方法是:在箭体上画出尾翼与箭体的接触线,用红热的钢尺轻轻压在接触线上,钢尺的高温使接触线熔化成深约1mm的凹槽,冷却后将尾翼插进凹槽中,最后用纤维胶带固定,并渗入502胶水加固。

4.发动机发动机为火箭提供动力,是火箭的心脏,它的性能决定整个火箭的性能。

出于安全考虑,简易模型火箭通常采用非金属发动机。

发动机堵头建议用热融胶制作,它具有良好的热稳定性、固定性和粘接强度。

喷口种类有很多种,较为常用的是拉瓦尔喷口和直喷口。

拉瓦尔喷口是超音速喷口,可以很好地加速气流,用圆柱形石膏加工便可得到。

直喷口不易被腐蚀,可以用水泥制作,简易方便。

模型火箭制作和发射

模型火箭制作和发射

3.6模型火箭制作和发射图1所示为典型的模型火箭结构,它的特点是结构简单,而且飞行速度较快(相对于航空模型)。

因此制作模型火箭必须认真细致,火箭总体必须做到轴对称,表面光滑。

为此,模型火箭的各零部件必须精细加工,例如4片尾翼应做到形状、大小、厚薄一样,而且必须相对火箭轴线对称均布。

否则,火箭飞行轨迹会发生偏离。

另外火箭的质心位置应尽可能地靠前,以便使压心在质心的后面,保证火箭稳定飞行。

所以,对于头锥,可以选用密度大一点的材料;对于尾段和尾翼,则应选用密度小一些的材料,且厚度要尽可能地薄。

图1 典型的模型火箭结构一、箭体筒段箭体筒段(筒体)是模型火箭的主要零件,它支撑、装载着模型火箭的其它零部件,其外径即模型火箭的直径。

通常使用铜版纸或纸板制做箭体筒段。

工业生产箭体筒段以纸为原料,用卷管机卷压成型,或螺旋卷绕,或平行卷绕;手工生产则多通过芯模将纸或纸板卷制成型(图4.2)。

此外,也可用轻木片卷压成型、用玻璃布或玻璃纤维缠绕/浸渍环氧树脂成型。

但目前市场上大量销售的箭体筒段多采用薄壁塑料管材,直径较大的箭体筒段则采用玻璃纤维/环氧树脂管。

图4.2 纸管成型工艺二、头锥工业生产头锥,通常采用塑料,以注塑或吹塑成型法制造,其尺寸精确,表面光洁。

手工制作头锥可采用轻木块车旋或削制而成,或以纸板制作。

用纸板制作,型面难以做到卵形,通常只能做成圆锥形。

头锥应有一段圆柱,圆柱外径略小于箭体内径,以便将头锥的圆柱插入箭体筒段的前端(参见图4.1)。

木制头锥应以砂纸打磨光滑,以利减小气动阻力和便于喷涂涂料。

三、尾段尾段是用来安装发动机和尾翼的。

但手工制做模型火箭时,最好将尾段与箭体筒段做成一体。

尾段一般采用塑料,以注塑方法制造,但应设法使壁厚尽量减薄,以免尾段质量过大,使模型火箭质心后移。

工业生产的尾段可以做成船形,即其底部直径小于箭体筒段直径,这样有利于减小底部阻力。

四、尾翼尾翼是用来稳定模型火箭飞行的,一般采用4片尾翼,且其中性平面应通过火箭轴线,并对称、均匀分布于尾段周围。

下期-模型火箭制作教案

下期-模型火箭制作教案

下期-模型火箭制作教案相对火箭轴线对称均布。

否则,火箭飞行轨迹会发生偏离。

另外火箭的质心位置应尽可能地靠前,以便使压心在质心的后面,保证火箭稳定飞行。

所以,对于头锥,可以选用密度大一点的材料;对于尾段和尾翼,则应选用密度小一些的材料,且厚度要尽可能地薄。

图4.1 典型的模型火箭结构一、箭体筒段箭体筒段(筒体)是模型火箭的主要零件,它支撑、装载着模型火箭的其它零部件,其外径即模型火箭的直径。

通常使用铜版纸或纸板制做箭体筒段。

工业生产箭体筒段以纸为原料,用卷管机卷压成型,或螺旋卷绕,或平行卷绕;手工生产则多通过芯模将纸或纸板卷制成型(图4.2)。

此外,也可用轻木片卷压成型、用玻璃布或玻璃纤维缠绕/浸渍环氧树脂成型。

但目前市场上大量销售的箭体筒段多采用薄壁塑料管材,直径较大的箭体筒段则采用玻璃纤维/环氧树脂管。

图4.2 纸管成型工艺正式比赛用模型的箭体筒段常采用玻璃钢或碳纤维/树脂制品。

四凯模型火箭公司生产的箭体筒段外径有以下几个规格:φ19、φ22、φ35、φ90毫米等。

二、头锥工业生产头锥,通常采用塑料,以注塑或吹塑成型法制造,其尺寸精确,表面光洁。

手工制作头锥可采用轻木块车旋或削制而成,或以纸板制作。

用纸板制作,型面难以做到卵形,通常只能做成圆锥形。

头锥应有一段圆柱,圆柱外径略小于箭体内径,以便将头锥的圆柱插入箭体筒段的前端(参见图 4.1)。

木制头锥应以砂纸打磨光滑,以利减小气动阻力和便于喷涂涂料。

三、尾段尾段是用来安装发动机和尾翼的。

但手工制做模型火箭时,最好将尾段与箭体筒段做成一体。

尾段一般采用塑料,以注塑方法制造,但应设法使壁厚尽量减薄,以免尾段质量过大,使模型火箭质心后移。

工业生产的尾段可以做成船形,即其底部直径小于箭体筒段直径,这样有利于减小底部阻力。

四、尾翼尾翼是用来稳定模型火箭飞行的,一般采用3或4片尾翼,且其中性平面应通过火箭轴线,并对称、均匀分布于尾段周围。

工业生产尾翼一般采用塑料压制或注塑成型。

ABC微型火箭技术-为初学者设计的快速制作技术

ABC微型火箭技术-为初学者设计的快速制作技术

ABC微型火箭技术-为初学者设计的快速制作技术前言实话说,我们有这爱好很难得,能坚持这爱好更难得.相信论坛上多数都是孤独的火箭手,真希望加入这爱好的人会越来越多.我看到不少人对制作火箭是有兴趣的,但能动手做出火箭并成功起飞的就很少了,不少人是在没有引导或多次失败后灰心而去.因此如果能够让那些有心尝试火箭制作的人较容易地实现一飞冲天的梦想,成功体验了发射的享受,他们就有可能爱上并保留这难得的爱好.我用一个月准备这个技术贴的目标正是:给初学者一个成功体验,一点坚持的信心前段时间发了预先贴,现在终于有时间整理出来.希望这个研究成果能够为火箭爱好者事来实际的帮助或启发.文章将从喷管制作,燃料配制,壳体组装等环节讲述简易火箭的制作,还会讲述一些设计思路,这套技术的特点是: 成本极低,操作简易,材料易得,不需要任何加热过程,不需复杂或昂贵的器具,最重要的是: 快. 我相信大多数初学者都是没有耐心的,不大可能让他们弄个模具用陶土喷管,然后用几天时间等待它干燥. 而这套技术可以在一天时间内做出数十枚合格的发动机来.第一章:用两分钟制作一枚喷管的技术-----卷芯喷管( 自适应烧蚀环氧树脂喷管技术已经成功应用,请看这里:/read.php?tid=8778&page=e&#a当然,在两分钟内做出一只喷管可能不行,但却可以用二十分钟做出十个喷管。

概念:即用卷纸将喷口芯管与发动机外壳进行适配的喷管制作方法,我将这种方法做出来的喷管命名为“卷芯喷管”.设计思路: 纸张无疑是最易得到最便宜的材料之一,如果能用纸制作喷管将是十分方便的,我曾经尝试过完全用纸卷制的喷管,但就算涂了防火材料,效果都不理想.纸制喷管无法抵受燃气的衣帽间冲刷,被严重扩孔.粘土制作的喷管很不错,坚实而耐火,没任何变形.但制作不易.在城市,找到合适的粘土并不容易.这种喷管对很多初学者来说是不实际的.来到这步,思路就清晰了.喷管最易被烧蚀的是喷口,纸制喷管除喷口其外围是完好的,那用耐火材料做喷口芯管,纸做外围,那就可以完美解决问题------卷芯喷管的概念就这样诞生了.<一>材料选择:喷口芯管材料: 最好用绝缘陶管,这种陶管在电热材料店有售,有各种直径各种长度可以选择.我买了两种,一种8MM*4MM*13MM (外径*内径*长度).另一7MM*3MM*10MM. 一包估计有2000多粒,但店主就是不肯散卖,我唯有买了两大包, 一辈子都用不完了. 价格为15元每包,平均每个的价格很便宜.这种陶管也可以在其它地方找到,我曾经有支电铬铁里面的绝缘管就是这种陶管,但现在不多见了. 每个人都能找到的就是这个了:三角垫, 那三支陶管内径通常是2.5MM-3MM,这个尺寸可以使用.卷纸材料: 最好用牛皮纸,其次是美术用的厚卡纸胶粘剂: 最适合为农机胶,环氧树脂,502<二>制作首先剪裁纸条,宽度为为发动机壳体内径的1倍--1.2倍.陶管的长度与纸条齐宽如果使用的是成品陶管长度小于内径尺寸,则芯管应与喷管内头(燃气入口)齐平混合农机胶或环氧,涂在栽好的纸条上,包着芯管的头段要涂多些,使芯管与纸层结合牢固.将纸条紧密整齐地卷成喷管,注意尽量避免纸层间的间隙喷管直径卷到发动机外壳内径的95%喷管与外壳的配合不能太紧,否则502无法渗进内部.到此,一个喷管就制作完成了技术延伸可能部分人还是无法找到陶管喷芯.不怕,动脑就有办法.这个东西每个人都可以找到了:螺母一个螺母无法安装,但将多个串起来就可以了.一般需要6个3-4MM螺母,用长螺丝串起来.农机胶要涂多些,这样才能充满螺母与纸管的间隙卷好喷管后,将螺丝拧出完成的螺母喷管办法还有,比如电池里面的石墨条,可以钻孔后尝试制作芯管.其它一切合适的材料,只要发挥你的创意的思考.<三>特性分析卷芯喷管制作简易,但由于是通过胶粘剂结合纸层的,那性能很大程度就决定性于胶粘剂的纸层的卷制质量.发动机点火后,燃气流很快加热芯管,然后芯管与纸层间的胶粘剂开始分解,分解一定时间后就会失去结合力,芯管被喷出.所以芯管的胶粘剂最好是热固性的能耐一定温高,易得的基本就是环氧树脂的农机胶,其中农机胶便宜(0.5元)使用方便是不错的选择.优点:取材容易,成本低廉不需要模具辅助制作简单,周期短可能实现批量制作缺点:强度有限,承受压力较低有效工作时间短,通常在2-3S质量受手工技巧影响大,性能波动大好,我们需要记住卷芯喷管的这些特性,这样就可以知道这种喷管可以在哪些场合使用了.第二章:无加热冷混合推进剂工艺--粉压推进剂<一>设计思路:尽管论坛有不少人尝试不同的推进剂,但我从来都是支持先专一发展KNDX,因为这种推进剂综合性能实在太优秀了,对于业余条件来说,KNDX优点很多:*有合适的比冲*材料便宜易得*制作和使用都较安全*可浇注,工艺性好*燃速适当而且可以通过催化剂调节*性能稳定,可重现性好*燃气温度较低,且火焰很小KNDX的最高比冲为137S,精心制作的发动机,可以发挥出其90%-95%的比冲,即达到125S左右.但KNDX的制作毕竟需要加热,这对初学者来说,特别是一些基础知识不好的人就可能出事故,而且制作需要的器具较多时间较长,而且不适合制作小型发动机.我留意到有些人不敢在家里弄KNDX.所以对于初学者,最好有一种不需要加热的,制作简易的推进剂工艺浇注并不是适合所有场合的,小型发动机就不适合,制作小型发动机,压制才是正道.但双基推进剂是不可能的了,我的目标是寻找成本最低材料最易得的推进剂,我们还有另一个选择,通过粘结剂将粉状药料压制成药柱,这种方法数百年前就用于制造黑药火箭,现在我们就将该方法在小型火箭制作上发扬光大.<二>配方为方便称呼,我将通过粘结剂将粉状药料压制成药柱的推进剂称为"粉压推进剂"理论上,将固体氧化剂粉末与可燃物粉末混合,就能产生能量.但实现可用的配方是有限的.我测试了两类配方,KNDX和黑火药.为得到最佳的燃料配方,我设计了各种混合比例,并尝试加入不同成分不同比例的添加剂,前后制作了四十多枚发动机点火测试.最终选出了其中最适合的配方,作为标准配方推荐给初学者.一型BP推进剂配方:硝酸钾:80%碳粉:20%花生油:8滴/10克性能数据:工作燃速:约6-7MM,在喷燃比达到60-70时产生有效推力.使用10克推进剂时适宜用直径3MM-4MM喷口.二型BP推进剂配方:硝酸钾:75%碳粉:20%硫磺:5%花生油:8滴/10克性能数据:工作燃速:约7-9MM,在喷燃比达到50左右时产生有效推力.使用10克推进剂时适宜用直径3.5-4.5MM喷口.关于KNDX,粉状的KNDX较熔注或重结晶的KNDX,吸湿性很小.但粉压KNDX太难点燃,我测试了包括60:40标准比例和其它各种比例,并加入其它易燃物,点火性能均没有明显改善,如果放置一段时间后更难着火.而且工作不稳定,很容易喘燃.我最终放弃了该燃料的测试.关于BP.这种古老的推进剂表现不俗,与很多粘合剂相容,容易压制,材料易得.而且安全性高,添加粘结剂后对冲击不敏感.至于配方中硫的比例比标准的BP配方低的原因,就要回顾卷芯喷管的特性了,硫能提高燃速并使燃料容易点燃,但加入比例过大会使燃速过高,压力超出卷芯喷管的承受能力,容易出现喷管射出问题.测试表明,一型配方和二型配方综合性能最佳.至于用花生油作粘结剂,本人都觉得有趣.可选择的粘结剂很多,基中环氧树脂就是非常优良的一种,用环氧树脂粘结可以做成燃速和强度都很合适的预制药柱,可以完全代替KNDX药柱使用在我的金属发动机中,我还测试了其它一些粘结剂,以后有时间可以向大家介绍.但以上这些粘结剂都有各种各样的缺点,比如环氧树脂很贵,其它的有毒或制作麻烦.由于小型火箭药柱对强度要求不高,我决定尝试使用柴油,发现效果很不错,而比柴油更易得到的,自然是花生油了,通过测试,最终确实每10克加入8滴(用尖嘴滴管)花生油效果比较好.花生油粘结剂的作用:由于固体颗粒间没有粘结力,单纯粉末很难压制成柱.而且火焰容易从颗粒间隙传播,形成爆燃造成发动机爆炸.加入花生油就使颗粒间有了粘结力,能够压制成柱,而液态的油另一个作用就是填充了颗粒的间隙,使燃料柱层状均匀燃烧.能够层状燃料是推进剂的最重要条件之一.其次花生油可以长期保存不挥发,这样就不会因存放时间较长而使推进剂失去结合力.各成分间的关系增加硫的含量会增加燃料的燃速,同时燃料更易点火,对冲击和摩擦更加敏感,危险性增加.所以我只推荐5%的硫含量减少花生油含量会使燃料稍增加,但燃烧更不稳定,成型性变差.增加花生油会降低燃速,成型工艺性好,加入量过多同样会造成燃烧不稳定.可用的加入量为:每10克燃料---5滴--15滴.推荐加入8滴.<三>粉压燃料制作我使用的是这种带孔的六角形烧烤碳,如果你能找到柳木碳或杉木碳更好.我用中药粉碎机很方便,手工研磨的话一定要仔细研细,颗粒过粗会造成燃烧不稳定无法形成推力各种成分研磨好后,准确称量硫和碳最好一起研磨.但千万别把硝酸钾和碳或硫混合研磨.在非金属器皿里将混合物搅拌混合充分.提醒:千万不要拌几下变黑了就觉得搅均了,严格来说需要搅拌数个小时才充分均匀,所以至少要搅拌十分钟燃料才合格.然后滴入花生油加入花生油后同样需要充分搅拌,数分钟后粉状药料会变成匀质团状,花生油就成为了推进剂的永久成份了.合格的推进剂可以弄成一块不散开不需要任何干燥过程或加热过程,到这里推进剂就制作完成了.配制好的这些药料可以马上装填发动机,或者装瓶密封保存,需要时再取出使用.<四>特性分析总结如下:优点:*成本低,材料简单*冷混合,无需加热*需要的辅助用具少,加工周期短*不吸湿,可以长时间保存*可以批量制作,保存好随时使用*较KNDX容易点火*燃速适当,推力较大缺点:*结合强度低,只适宜用于小直径发动机(不大于25MM)*受研磨和混合技巧影响,性能波动较大注意:这燃料的性能将与你的研磨和搅拌耐心的技巧成正比第三章:喷管装配,燃料的压制和堵头制作<一>:喷管装配喷管与发动机外壳的结合强度将决定发动机的工作压力,所以这个很重要.根据卷芯喷管的特性,选用502作为胶接剂是很适合的.首先将喷管两端涂502,让胶水渗入农机胶不到位的纸层将喷管插入发动机外壳,用502渗透接合缝里面亦需要滴胶如果实际使用中发现喷管仍会射出,则可以在喷管与外壳结合段,钉4-6个小孔穿透外壳,再滴入502让其渗入内部,接合力会增加.由于拍摄好的图片弄丢了,就不做图片说明了.制作好的成品注意市面上很多502胶水都是冒牌的劣质产品. 我常用的是同声的502和北京的502.请看准正版再购买.<二>燃料的压制我们希望药柱的密谋越大越好,所以需要尽量将药料压实.首先,用一段比喷口稍小长度差不多的木棒插入喷口,防止药料进入喷口将药料每次四分一量到三分一量加入发动机内,压制的工具是一个比发动机内径稍小的木棒先用小力压沉药料,然后用铁锤搞打压实,宜用中等力度多次锤打,全部药料分三到四次压制入发动机内.如果有人担心会把药料压爆,我只能说,这个可能性也实在太小了.压好药料后,需要余出内径1-2倍的长度给堵头注意事项:压制药柱不要用力过猛,轻敲多锤(每压一层锤十几下)才能使药柱实心密实而较匀质<三>简易而有新意的堵头其实小发动机我一直都用纸制作堵头,不但方便而且从未发生过任何问题,十分牢固.但我们要考虑到不同场合的不同要求,在粉压推进剂里,直接用纸堵头却是不合适的.如图所示,直接结合容易产生间隙,我用粘土粉(可以是双飞粉等甚至地上的尘灰)顺利解决了这个问题.在压制好药料后,加入适量粘土粉同样方法将粘土粉压实,这样粘土与药柱紧密结合了滴入502胶,量要多些然后将一节纸巾捏团放入同样用那要木棒将纸敲实,并滴入502固化,这样药柱-粘土-纸就通过502而成一体了.这种堵头在我前后制作的数十枚发动机中100%完善表现,从不故障.注意:粘土粉和纸巾都必须是干的,加入的502宁多勿少[ABC 级别: 万流景仰 • 关注Ta • 发消息 第四章:各种药柱形状性能分析这种结构的发动机我们有三种药柱形状可以选择.分别是: 深内孔药柱浅内孔药柱端面燃烧药柱我测试的数十枚发动机,全部都使用深内孔药柱.原因很简单,其它两种不合适,但我还是在这里分析下这三种药柱的差别,因为这些原理可以用于其它推进剂药柱的分析.首先看火箭的设计示意图喷管长度:喷管长度的选择是基于结合强度的考虑,可以用更长的喷管以增加结合力,减小被射出的可能性.但也会增重量的阻力 药柱的长度:太短的药柱意味着相对直径大,但造成燃料面积小但喷管和堵头的面积大,这样推力小的同时喷管却更容易被射出.而如果太长,但压制的均匀度会降低,而且钻内孔时很容易偏心.经分析,药柱长度最宜取1.5-2倍药柱直径.关于卷芯喷管的特性,还记得吗?其中很重要的一个是,它只能有效工作2-3S,所以我们必须使燃料尽快燃尽,这点只有深内孔药柱可以做到.分析示意图如下:内孔的制作先将之前插入的那根小木棒拔出用一个3MM直径的十字丝批,从喷口处插入,慢慢敲进去形成内孔丝批插入的深度等于发动机长度减去药柱压制好后余下的长度.即差不多钻到药柱末端好,一枚微型火箭发动机的制作全部完成了用电热点火头可以轻松点火如用火药发火头更不在话下了ABC级别: 万流景仰•关注Ta•发消息前面几章什么都说,可能有点乱.现在就来个完整的制作过程吧.我的四十多测试发动机外形尺寸都是相同的,即用同一种发动机测试不同的燃料配方.发动机的设计图如下:为安全起见,建议初学者们直接使用这个图纸.因为手上有现成的,我全部都是用1.6MP的PVC管,没发生过外壳炸裂事故,选用耐压2MP的管强度会更好.而喷口直径我都使用4MM.即8MM*4MM*13MM (外径*内径*长度)的陶瓷管.这次一起制作6个发动机,首先切好纸条在纸条上涂农机胶,开始卷制喷管慢慢卷紧卷齐,卷到可以轻松放入外壳,而又不至于太松动喷管做好了在各个端面涂502胶,增加喷管强度把喷管放入外壳,滴502渗入接合处里面也要滴502粘合为增强结合力,可以在侧面打些孔,再滴502渗入孔内第一步完成好,现在去配制推进剂如果使用3MM直径喷口,建议使用一型推进剂如果使用4MM喷口,则一型或二型都可以用,二型推进剂推力会大些下次去M记不要浪费宝物哦,它的可乐纸杯用来混药很不错这次六个发动机只混了60克药.搅拌多久合适?答案是:到你累为止.谁都知道搅越长时间越均匀,但人都累了就算了,呵滴入48滴花生油,然后又是一阵搅拌,又累一次.要在喷口处放一根木棒,防止药料挤入喷口每个发动机装药10克,压实压好药后,倒入粘土(黄泥)粉,同样需要压实然后滴入502,量要多些放入一节纸巾,压实滴502固化纸巾初成品将刚才插入的木棒拔出用3MM丝批钻内孔,标记长度使丝批能刚好钻到药柱顶端.将丝批敲入药柱,到标记点时停止,拔出,内孔成型了全部工作完成,六个成品发动机.为了测试三种药柱的不同特点,这六个发动机分别一个端面燃烧型,一个浅内孔型,四个深内孔型.为了测试这六枚发动机,临时做了个上火箭.传真纸筒做箭身,弹性泡沫头锥,桐木尾翼.确保可以一个火箭射完六个发动机.头部用砂子配重随便喷点颜色到发射场上发射台点火起飞升空火箭每次从高空着地,都会使其中一片尾翼脱胶,其它部分完好无损.飞完六枚发动机后仍完好发动机工作后壳体会有变形并受热发软,但这不要紧,当发动机开始变软变形时,早已过了压力(推力)峰期,变形是剩余燃料燃烧造成的视频展示这个小火箭每个人都可以试试,虽然这并不是高效率的火箭,却是有趣的火箭,如果你只有一天半天的时间,又想弄个发射爽一下,相信这个小火箭比较合适.下午两点半开始做发动机,五点半带着火箭已经到发射场,享受火箭升空的乐趣.三个小时做了六枚发动机和一枚火箭,中间还拍摄了40多张说明图片.对于本人开发这全套的微型火箭技术,可以说目标已经基本达成.而持续的改进完善就需要各位爱好者的共同努力了.。

火箭教学设计(多篇)

火箭教学设计(多篇)

火箭教学设计(多篇)一、教学内容:初步了解航天航空的相关知识。

二、教学目标:通过视频,查阅资料,教师介绍让学生了解中国航天航空的发史,同时告诉学生中国的未来属于你们。

三、教学过程:1、教师宣布本单元及本节课的教学内容。

2、观看视频。

教师介绍。

3、小组讨论,分配工作,制定实践方案。

4、教师总结。

四、教学反思:学生通过视频及文字材料对所学知识有了一个初步的了解,学生的积极性很高,小组讨论也很积极,这让老师对今后教学有了充分的信心很乐观。

第二课时一、教学内容:制定火箭模型方案二、教学目标汇报设计方案,制定最终方案。

三、教学过程:1、教师宣布本节课的教学内容。

2、各组汇报设计方案。

3、小组讨论,制定方案。

4、总结。

四、教学反思:学生兴趣很浓,积极性也很高,但比较重要的一个问题,却摆在我面前,学生准备材料不充分,所制定的方案设想不够细致。

反思:出现这种情况的原因主要是,孩子虽然兴趣很浓。

但新的事物对他们很陌生,不知从何下手,此时教师可以简单地提出个人建议和想法,然后学生就会根据教师的设计展开想像力。

最终达到最终的效果。

第三、四课时一、教学内容:制作火箭模型二、教学目标小组分工,制作作品。

三、教学过程:1、教师宣布本节课的教学内容。

2、制作实践作品。

3、个组成员互相配合。

4、动手实践。

5、教师指导。

6、总结。

四、教学反思:学生对本次课内容有一定的操作基础,虽然有基础但学生实际操作起来还是有一定的困难。

部分组完成的效果并不理想。

反思:出现这种情况的原因主要是,孩子虽然兴趣很浓,但他们的实际操作很差,掌握不好尺度,所以教师在此过程中就应及时去帮助他们,并给予积极性的鼓励。

第五课时一、教学内容:总结展示制作火箭模型二、教学目标进一步改进作品。

总结制作体会。

三、教学过程:1、教师宣布本节课的教学内容。

2、进一步改进作品。

3、小组合作,互帮互肋。

4、动手实践。

5、教师指导。

6、总结。

四、教学反思:学生兴趣很浓,积极性也很高,动手能力有所提高。

彭伟斌火箭总体设计

彭伟斌火箭总体设计

彭伟斌火箭总体设计总体设计在火箭研制中,总体设计将各部分的设计综合成一个整体,保证综合性能最佳、花费少和周期短。

火箭设计一般分为指标论证、方案设计、初步设计、技术设计4个阶段。

指标论证在方案设计前进行,把需要与可能结合起来,制定出切合实际的指标。

运载火箭的技术指标一般包括:典型轨道的运载能力,入轨精度,对重量不同的有效载荷的适应性和可靠性。

导弹不仅有技术指标,还有战术指标(统称战术技术指标)。

它包含射程、战斗部重量和威力、命中精度、突防能力、可靠性、发射方式和发射准备时间、运输条件和使用环境条件等。

方案设计方案设计包括选择总体参数、确定总体方案和对分系统提出初样研制任务书。

在选择总体参数前须确定推进剂和发动机类型、级数、连接方式、操纵机构型式、分离方式、箭体各段结构型式、火箭外形和部位安排。

(1)推进剂选择:推进剂占火箭起飞重量的80~95%,直接影响火箭的运载能力、发动机型式、弹道特性和使用性能。

液体推进剂性能高、推力控制方便。

固体推进剂可使火箭尺寸小、系统简单、发射准备时间短、起飞加速快。

选择推进剂是为了获得尽可能大的热值和密度,要求液体推进剂的腐蚀性和毒性小、固体推进剂的机械强度高。

用于导弹的推进剂,要求在使用温度范围内和长期贮存中物理和化学性能稳定。

(2)级数选择:采用多级火箭可以把飞行期间无用的火箭结构依次抛掉,从而减少能量损失,提高运载能力。

每级的发动机推力、工作时间和分离高度可以灵活调整。

过多的级数会使火箭结构和控制变得复杂,降低可靠性和使用性能。

火箭的最佳级数通常应少于按最小起飞重量所选择的级数,一般选二级、三级或四级。

多级火箭的连接有串联式、并联式或混合式三种型式。

(3)火箭的总体布局:又称部位安排(见图)。

合理安排火箭各部段和组件的位置,要使火箭结构紧凑,传力合理,具有良好的气动外形和飞行稳定性,有利于安装敏感元件、实现控制、减小偏差和级间的分离,而且使用方便。

(4)设计参数选择:根据给定的入轨点参数(或射程)、有效载荷和推进剂选择一组最佳的总体设计的参数,用这组参数来确定火箭的重量、推力和几何尺寸等。

模型火箭技术资料

模型火箭技术资料

模型火箭技术资料模型火箭与真实火箭原图片取自:NASA Glenn Research Center, Learning Technology Project 模型火箭对学生来讲是一个较平安与不昂贵的方式来学习力学原理与火箭受到外力时的反映。

学生也能够从中学到一些关于火箭的原理与性能。

咱们来比较真实火箭与模型火箭这二者的相同与不同的地方:为了幸免混淆,以下的“真实火箭“指一样输送人或物品进入太空中的运载火箭;而“模型火箭“那么指的是模型实验小火箭。

模型火箭在飞行时受到四种力:重力,推力,升力与阻力。

一样的,火箭在大气中飞行时也是受到这四种力的阻碍。

但当火箭飞离大气层后,因空气作用而产生的空气作使劲(指升力与阻力)的阻碍就转弱了。

空气作使劲的强弱受空气密度的阻碍,而空气密度随着高度递减,在大气层外缘的时候趋近于零。

对模型火箭来讲,整个飞行进程皆处于低层的大气里,空气作使劲(指升力与阻力)成为阻碍模型火箭飞行的重要关键。

在动力飞行的时期火箭与模型火箭都需要靠推动系统飞行。

模型火箭有各类各样的小型固体火箭引擎可利用。

也有些大型业余模型火箭是用液体引擎或是混合式引擎,但这是给较有资历与体会的业余火箭制造者,在那个地址可不能讨论。

火箭那么有可能利用固体或液体引擎。

通常在火箭飞行的第一分钟利用“捆绑“在火箭上的固体引擎,而在接下来的飞行进程和第二节火箭上利用液体引擎。

对模型火箭来讲,燃料只占了整体重量的一小部份(一般是10-15%)。

对火箭来讲,燃料那么占了整体重量的大半部份(一般是80-85%)。

会有如此不同的缘故之一,确实是模型火箭引擎工作的时刻超级短暂,通常可不能超过两秒钟。

真实火箭的引擎可能要燃烧十分钟以便进入地球轨道。

飞行的进程中模型火箭与真实火箭都需要一些系统来维持稳固与操纵火箭。

稳固指的是:若是飞行时受到一些干扰,火箭能够回到先前的飞行途径而不至于乱飞。

操纵指的是火箭飞行时的操纵能力。

模型火箭与真实火箭在大气中都是设计在“被动“稳固的状态。

模型火箭发动机相关常识

模型火箭发动机相关常识

第五章模型火箭发动机第一节概述模型火箭发动机是推动模型火箭升空的动力装置,是模型火箭的心脏,是组成模型火箭的重要部件。

正是因为有了它,才使得模型火箭运动得以发展和推广,并且变得多姿多彩,充满生机和活力;也正是因为有了它,才使得模型火箭的用途更加广泛,大大丰富了人民的物质和文化生活。

(需要火箭发动机的同学请联系Q1246023347,812508682)模型火箭发动机实际上就是一种微型固体火箭发动机。

由第二章知道,固体火箭发动机是中国发明的,南北宋时期发明的火药火箭与现代的模型火箭发动机,在原理、构造和使用材料方面几乎没有太大区别。

但是,我国的模型火箭发动机起步却很晚,由于没有专业厂家生产的安全可靠的模型火箭发动机,使我国的模型火箭运动推后了整整40年。

直到1993年,西安四凯模型火箭公司向市场提供符合国际标准的模型火箭发动机后,才为我国安全开展模型火箭运动,提供了可靠的物质保障,从而使我国的模型火箭运动步入正轨。

《FAI 运动规则,4d部分,航天模型》对模型火箭发动机的技术规格和安全要求都有严格的规定,加之使用者并非专业技术人员,且多为青少年,年龄跨度和文化水平相距较大,必须确保操作简单和使用安全。

因此,一定要严格控制生产工艺和加工过程,确保生产出符合技术要求,并且安全可靠的模型火箭发动机。

模型火箭发动机只能由国家注册的专业生产厂生产制造!本章将就模型火箭发动机的结构、工作原理、分类(型号)和使用方法等进行介绍,目的在于,使模型火箭运动员和爱好者对发动机有较深刻的了解,以便能正确选择、保存和使用模型火箭发动机。

第二节模型火箭发动机的结构和工作原理一、几个基本概念为了便于叙述,我们先介绍几个与模型火箭发动机性能有关的技术术语。

(需要火箭发动机的同学请联系Q1246023347,812508682)(一) 推力T推力是推动飞行器运动的力,是火箭发动机工作时作用在发动机内、外表面上的各力的合力。

模型火箭发动机的推力,是由推进剂燃烧生成的燃气,流经喷管后,以高速喷射出去而产生的反作用力(单位:牛顿)。

航模重心定位方法

航模重心定位方法

声明:本文非本人原创,详情请登录5IMX和模型中国论坛查看。

方法一说到重心,就要说平均空气动力弦。

平均空气动力弦指的是与某一个机翼面积相等,而且在同一迎角下有相同空气动力合力和压力中心位置的矩形机翼的弦长。

那平均空气动力弦怎么求?1在翼根弦A-A1的延长线上作A1-A2等于翼尖弦B1-B2同样,在翼尖弦B1-B的反向延长线上作B-B2等于翼根弦A-A13连接A2,B2两点4确定翼根弦A-A1的中点O1以及翼尖弦B1-B2的中点O25连接O1,O2两点6线段A2-B2与线段O1-O2相交于O点7过O点做翼根弦的平行线,得到线段E-F线段E-F就是该飞机的平均空气动力弦然后的就容易了滑翔机等竞时的飞机模型的重心靠后,约在平均空气动力弦O点和F点之间遥控飞机的重心在平均空气动力弦在E点到线段E-F长度35%之间方法二方法三模型飞机重心的定义:我们把模型飞机重心解释为:把飞行中的飞机重量凝聚于某一点,该点是直接对地心引力产生象地重力作用的所在,此一重心点不论飞机在空中的姿态如何,它永远垂直于地面。

(此处更正,因失误将地平面打成地面)掌握模型飞机重心的变化的意义:模型飞机的初学者都是从模型店购买练习机学习飞行,有的店家可以帮忙组装,但大多由爱好者在家自行组装。

组装完成后试飞,一般会有两种情况发生,一、飞机头轻,升降舵必须微调成降舵,机体才能保持平飞。

二、飞机头重,升降舵必须微调成升舵,机体才保持平飞,并且伴随机头难以拉起和起飞距离加大、降落速度过大的现象。

--这两种情况对老手来说不是什么问题,问题是初学者并不了解飞机重心的重要性,一味按照说明书拼装组合,往往在试飞的时候发生异常,不能及时修正舵面而坠机。

因此掌握飞机重心变化对初学者来说是十分重要的。

学会模型飞机重心的调整:一般的教练机套件说明书里都会标明该机型重心的所在。

重心多落在翼弦三分之一处,而教练机一般使用克拉克Y型翼型,这种翼型为最普通且最可靠的翼切面,属于高升力中等速度也是高阻力翼型,若是依照翼弦前三分之一处重心实际飞行多会产生机头偏轻的现象,但这种微小的差距并不是不可以飞行,只是如果你想要飞得更顺手的话你可以尝试将重心稍微机会比较听话。

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模型火箭在飞行中受到扰动而其平衡状态被破坏后,能够自动恢复到原平衡状态的能 力,称之为稳定性.模型火箭的稳定性设计,对于保障飞行的安全性,以及提高模型火 箭的飞行性能,有着十分重要的作用. 模型火箭稳定性设计必须遵循的首要基本原理,简单地说,就是满足模型火箭重心 (CG)必须位于其压力中心(CP)前的一定位置的要求(即所谓满足 CG-CP 条件), 因为只有符合这一条件,才有可能使火箭箭体获得相应的平衡气动力,以维持火箭的稳 定飞行状态. 我们知道,在三维立体空间中,如果一个力矩作用于一个自由物体,必将会使得这 个物体围绕其自身重心作旋转运动.下面,我们来作这样一个简单实验,来亲自验证和 观察一下这个物体是如何运动的? 拿一个约半米长的均匀细木棒,握住一端,然后沿木棒的大约垂直方向用力抛出去, 注意观察木棒的运动,它会象翻跟头一样,围绕其重心,一路前后翻滚着向前飞去. 重复这个试验,你会很快发现,无论你如何去抛,或轻或重,或垂直或水平,木棒都会 不同程度地重复这种围绕重心的不规则翻滚运动. 但是,这时如果我们在木棒的一端附加上一个重量(比如,在一端用橡筋绑上一块 小石头),象原来一样抛出去,这时候,木棒的运动就大不一样了,这回,木棒翻滚所 围绕的中心,已明显向有重物的一端靠近.这时,如果我们用简便办法,找出这时木棒 的重心位置,不难发现,这回木棒翻滚所围绕的中心,正是它自身的重心(简称 CG). 通过这个简单的实验,我们可以十分清楚地了解到,一个在三维立体空间的自由物 体,是如何在空中以其自身的重心为中心运动的.同样,一枚在空中飞行的火箭,在受 到任何可改变其飞行轨迹的干扰外力作用后,也会以其自身的重心为中心,作改变其航 向的运动. 这种确定或不确定的外力,可能来自飞行中的一阵无法预料的侧风,作用于火箭鼻 锥及发射环上的空气阻力,因弹体及尾翼变形或是安装误差,发动机架安装及发动机自 身结构误差等等. 很显然, 这类外力将会无法预测和完全随机地作用于火箭弹体, 所以, 任何火箭必须经过稳定性设计, 使之可以克服和修正这类外力所带来的不良影响, 否则, 火箭是根本无法正常飞行的. 对于模型火箭而言,由于一般不依靠调节及操纵系统控制火箭的飞行状态,所以所 有型号的模型火箭都必须具备气动稳定性,也就是说,经过稳定性设计后的模型火箭, 必须具备仅仅依靠由模型火箭在飞行中自身所产生的气动力及其力距, 就可以自行克服 或是平衡由于干扰力所导致的不良影响. 那么,需如何设计才能够达到这一目的呢?很简单,只要设法满足无论在任何飞行 条件和状态下,火箭的重心始终位于其气动压力中心前的一定位置的条件就可以了! 在前面,我们已经看到,用十分简单的办法,就可以迅速找出模型火箭的重心所在的精 确位置,那么,什么是火箭的气动压力中心以及如何能够找出它的所在位置呢? 通过以下的实验,我们可以进一步找到答案. 假设我们再拿一个与前一试验相同的约半米长的木棒,放在一个可以灵活转动的无 阻力转轴上,然后,设想木棒迎面吹过时速约 8-10 公里的稳定气流,如果,这时的转 轴位于木棒的几何中心位置,同时假设木棒的几何尺寸是十分均匀的(在任一剖面具有 相同的迎风面积),那么,作用于转轴两侧的气动力距是平衡的,而不会使木棒产生任 何偏转.但是,如果这时在木棒的一端粘贴上一块类似于火箭尾翼的 10 厘米 x10 厘米 的卡片,在与前面相同的外力作用下,情况就大不一样了.这时的木棒会发生偏转,并 使没有翼片的一端指向气流的来向.下面,我们试着逐渐把转轴向有翼片的一端移动, 直到在气流中转轴两侧的力距平衡,而不再产生偏转.这时候,转轴所在的位置,就是 木棒侧向压力中心的位置.在这里,我们要认识到,只有在相对运动的气流中,物体才 会受到气流的压力作用,才会存在所谓的压力中心,同时,物体的迎风面积越大,这种 气流的压力作用也就会越大. 对于模型火箭侧向压力中心的测定,需要将模型火箭在低阻转轴上固定后,置于相 对运动的侧向(水平)均匀气流中(时速约 8-10 公里)进行测量,以及计算和校验. 当然,如果条件许可,建议使用专用设备,例如低速风洞,这将会极大地提高试验的精 确度.但是,并不是有许多人都有这一条件,可以将模型火箭固定在低速风洞中的低阻 转轴上进行试验,因此,以下介绍一种可以迅速而又相对较为准确地找到模型火箭侧向 压力中心的简便经验方法. 我们知道,对于置身运动气流中的模型火箭而言,其所受空气压力的大小,是与其 迎风面积成一定比例的,以此为出发点,在经过大量严格的理论计算和实验验证,以及 一定程度的简化处理后,我们可以得到找出模型火箭侧向压力中心位置的简便经验方 法:首先,制作一块该模型火箭的侧向投影模板,然后,再参考方法,找出该投影模板 的重心位置,这一位置也就是此模型火箭侧向压力中心的所在位置. 应该指出的是,以上的讨论,我们仅仅涉及到了模型火箭侧向压力中心的问题,而 并未考虑到其他的影响因素,例如,火箭尾翼的厚度,鼻锥的形状等等,毫无疑问,这 多数的设计方案而言,这 些影响因素所造成的漂移,是极其微小的,并且,这种漂移的结果,通常也是有利于模 型火箭的稳定飞行的,所以,这些影响因素,在通常情况下是被作为安全因素,而被忽 略的. 假设一枚模型火箭在飞行中因不可预见的干扰因素,开始产生偏转,由以上我们可 以知道,这一偏转运动是会以其重心位置为中心的.当偏转产生后,流经火箭箭体的相 对运动的气流方向,必将会与这时的火箭弹体形成一定的夹角,如果,这时的模型火箭 的压力中心位于其重心后面的一定位置,那么,作用于模型火箭尾翼的空气动力,将会 形成抵消这一偏转力矩的作用力矩,使火箭恢复到原先的运动轨迹.相反地,如果压力 中心位于重心之前,运动气流则将会产生增强偏转力矩作用的力矩,使得模型火箭的运 动轨迹偏差不可逆转地不断放大,直至完全失控. 那么,对于常规模型火箭而言,多大程度的稳定性是必须的和适当的呢?经过试验 和严格的理论计算表明,模型火箭的压力中心位于其重心后面的位置距离,应大于或至 少等于其自身弹体的半径长度,才有可能满足气动稳定的基本必要条件,如果模型火箭 在设计,制作及最后的发射调试过程中,发现未能满足这一条件,则可以确定这一模型 火箭是不稳定的,必须立即停止其试验活动.而这种满足模型火箭正常飞行所必须的最 小气动稳定性,又称为安全稳定性. 对于一枚在设计上完全不稳定的模型火箭,它会在离开发射架进入空中后,立刻做 不规则的翻滚运动而无法正常升空,这类模型火箭通常可达到的高度仅为 10 米以下, 通常的不规则飞行速度平均为 10~15 公里/小时.然而,偶尔也会有意外的情况发生, 一些原本不稳定的模型火箭,在消耗掉一部分燃料后,其重心位置会前移,而导致其压 力中心与重心的相对位置发生本质性的变化,在经过连续几个翻滚过后,在随机位置和 状态下,模型火箭由不稳定转变为稳定,有可能会突然间笔直地加速射向地面,对地面 的人员和物品构成严重威胁.因此,发射不稳定的模型火箭是非常危险的,必须完全禁 止. 模型火箭的气动稳定性能,★可以通过改变其压力中心与重心之间的相对位置的距 离大小,进行必要的调节.其方法有两种: ■一是增大模型火箭鼻锥的重量(配重),使火箭的重心位置前移; ■二是增大尾翼面积,可以有效地使压力中心后移,从而提高模型火箭的气动稳定性. 这两种方法各有利弊,在具体使用上也要注意其负面影响,即在鼻锥加配重的同时, 也会增大火箭的总体重量,使模型火箭的飞行品质随之下降;而第二种方法在有些情况 下是不适用的,如仿真型模型火箭,其尾翼的面积是不能更改的,另外,增大尾翼后, 对于侧风的影响会变得较为敏感, 其有效升空高度就会低于同级别而尾翼较小的模型火 箭. 因此需要指出的是,模型火箭的稳定性设计,是一个优化设计的问题,根据理论计 算和大量的实验验证及设计经验,建议模型火箭重心位置超前其压力中心的距离,在设 计上优化取值为满足安全稳定性距离的两倍,即火箭弹体的直径(口径)长度. 至此,我们所讨论的内容仅限于模型火箭的静稳定特征,除此之外,模型火箭的稳 定特性,还包括动稳定特征. 模型火箭的动稳定,主要取决于其自身结构的惯性力矩(结构质量与其到重心距离 的乘积),模型火箭动稳定特征包括:在运动过程中,火箭的恢复力及恢复力矩的大小, 自由摆动的范围和频率,以及摆动经阻尼作用后的消失时间等. 试验结果表明,细长型的模型火箭比同级别而结构粗短的模型火箭,具有更好的动 稳定性,这是因为细长型的模型火箭结构的惯性力矩大于后者,所以,更不易受到乱气 流扰动的影响,即使受到扰动,其摆动的频率和幅度也要小得多,摆动经阻尼作用后的 消失时间也较短,即火箭的飞行轨迹较为平直和稳定.
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