化学中的超剧烈反应

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作者按:

作者博客:慕卿而惜

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无机反应类



最简单的无机高能反应:氯磷反应

这个真的非常简单。
将氯酸钾和红磷按一定比例轻轻混合在一起,然后用物体用力砸向它即可引爆。
至于这个一定比例,我忘了,去问问别人吧。其实比例不太离谱应该都能成功。
虽然他非常简单,但仍然很危险。有可能会造成身体伤害,做本实验时请准备好护目镜等安全设施。
推荐新人试验时混合物质量小于10克,太多了万一出事没法救



最常见的无机高能材料:黑火药

制作黑火药我们需要三种原材料

硝酸钾 必须为实验用的专业试剂
硫磺 硫磺粉不要有肉眼可见杂质、纯度要高(实验级就可以)
木炭 棉柳炭条最好,其次麻杆炭或杉木炭,活性炭和机制炭就算了。

制造黑火药通常有干法生产和湿法生产两种。
粉状黑火药大都是用干法进行生产的。由于作者没有使用过湿法,因此留作他人补充。

这里还要提到一点,粉末状黑火药经过非常简单的处理也能够充当固体火箭的推进剂。

干法生产

第一步是原材料处理
第二步是硫磺与木炭两种原料的二料混合;
第三步是二料粉和硝酸钾的混合,称为三料混合。

第一步:
筛选(精选)原材料。

将硝酸钾过筛,尽量筛细;
将硫磺取出过筛,尽量筛细;
将木炭条放入打粉机打粉 ,越细越好,过筛尽量筛细。

并将他们按照配比取出待用。
他们的配比为

硝酸钾 KNO3 75%
硫磺 S 10%
木炭 C6H2O 15%


第二步:
配料混合是在球磨机内进行的。
当滚筒转动时,物料借滚筒内所装的球(铜球或木球)与球之间的撞击与物料之间的研磨作用,达到粉碎和混合的目的。
我使用的球磨机是首饰抛光机。

第三步:
这一步又分几小步,

  1. 粉碎木炭条,粉碎的越细越好,木炭的颗粒大小直接影响黑火药的燃烧性能。先用打粉机将炭条打成粉末,然后用球磨机进行精磨,制得的木炭非常的细腻。
  2. 把木炭和硫磺两种原料放入球磨机内进行研磨。
  3. 把三料放入球磨机内一起研磨,40克黑火药球磨机研磨时间建议为30分钟。将钢珠和黑火药分离开得到成品黑火药。粉状黑火药的外观为均一的灰黑色或黑色粉末,无光泽,无肉眼可见杂质。


常见的火箭喷射燃料Ⅰ:RNX



RNX的决定性优势
  1. 全制造过程采用冷混合凝固,不需要任何多余的加热手段,直接混合后24小时左右即可使用;
  2. 丝毫不存在吸湿性,制造出来的RNX放在湿度相当高的园子里,也可以随时点火使用而无性能缺陷;
  3. 全气温条件下的机械强度保证,可以在30℃条件下无防护存储而不存在变形。

如果说作为最低维护条件下的最好推进剂选择,RNX毫无异议的是首选。
其一般配方为:

硝酸钾 70%
环氧树脂 22%
氧化铁 8%

决定性的物质在于环氧树脂的选择,通俗的讲,什么样的树脂易燃就选择什么样的。
致命缺陷:低燃速,比其他推进剂都要低得多的燃烧速度,加入其他燃料做补充可以缓解这一状况。
但是即使如此,有记录的实验表明:要维持发动机内部2MPa的气压,也要求达到不少于500的面积比例。
所以RNX适合用于制造中型,重型火箭而不适合制造20毫米以下的火箭。

科普

RNX:以KNO3为氧化剂主要成分,环氧树脂为燃烧粘合剂主要成分的推进剂
最早由 Richard Nakka 试制并命名。[1]
其特点是氧化剂与可燃物冷混合凝固,制作过程比KNDX安全,存放不吸潮
由于燃速慢,因此发动机喷燃比和长径比高,有利于减轻火箭结构重量

以下的实验采用Nakka的RNX57配方,即“一般配方”

  1. KNO3:70.0%
  2. 环氧树脂(包括固化剂在内):22.0%
  3. Fe2O3:8.0%

性能:
喷燃比与燃烧压强的关系受树脂来源影响很大,3MPa对应550-850不等
多种配方的特征速度(使用直喷管的喷气速度)均在800-900之间

制作过程

可分为以下三个步骤
第一部分,制作氧化剂(重结晶)
第二部分,制作推进剂
第三部分,制作发动机

第一部分,制作氧化剂(重结晶)
原料:

KNO3 试剂,化学纯 化肥级未试验
Fe2O3 试剂,化学纯 油漆用的铁红未试验

装备:

电磁炉或煤气炉/煤炉
一个带长柄的不锈钢饭盒或小锅(便于搅拌时用力)
一把钢尺或长一点的钢勺
研钵或石质蒜臼(粉碎机更好)
最好有带测温探头的万用表或量程200度以上的温度计


制作过程:
按70:8的比例称量KNO3和Fe2O3,将KNO3放入容器加开水搅拌至完全溶解,加入Fe2O3形成悬浊液。

大火煮沸蒸发水分,直到混合物开始变稠时减小火力。
一边小火加热一边不断搅拌粘稠混合物,注意防止飞溅到手上。

当混合物开始粘锅时暂停加热,刮掉粘在容器壁上的混合物,然后重新加热。(如果在粘锅状态下加热,局部过热会造成KNO3熔融,冷却后坚硬无法磨碎。)

持续加热搅拌一段时间后,混合物从泥浆状变成泥土状最后变成土坷垃状。
暂停加热把大块全部捣碎,然后继续小火加热翻炒至干燥。

炒干后的混合物冷却后即可研磨粉碎,土块状的混合物比晶体状的纯KNO3好磨得多。
将混合物全部磨成面粉状的细粉后,再加热烘炒一次彻底去除水分。
如果有测温设备,当混合物的温度达到150~200度即可结束加热。没有测温设备,将容器加热到100度以上(用湿布接触容器听响“测温”)多烘几分钟。
注意不要烧得太猛导致熔融,如果局部熔融则将熔融结块部分弃去不用。

冷却后的混合物粉末即为制备完成的氧化剂,装瓶保存

虽然制作过程写出来比较麻烦,但实际耗时较短。


第二部分,制作推进剂
原料:

环氧树脂
固化剂
上一步已经做好的氧化剂粉末

装备:

药柱模具(预先准备好)


制作推进剂最好用铁桶装的纯环氧树脂,加上固化剂一套共1kg,价钱近百RMB。
实验用量少的话可以找别人索要一小瓶,或者试试“牙膏管”装的环氧胶粘剂。
“牙膏管”装的环氧胶粘剂商品名称为AB双管胶粘剂、农机胶、铸工胶等,注意成分应为环氧树脂而不是丙烯酸酯(普通丙烯酸酯AB胶能否做燃料是另一个有意思的话题)。
这类胶粘剂或多或少含有填料,会影响燃烧性能。实际做了少量推进剂试燃效果接近纯树脂,可惜没有时间作进一步的发动机试验。

制作过程:
按照树脂(含固化剂的总量):氧化剂 = 22:78的比例称量氧化剂粉末
按照树脂厂家的说明称量树脂、固化剂(冷天树脂粘稠,可用开水烫容器加热)

先把树脂与固化剂混合,搅拌均匀,然后逐步加入氧化剂粉末,边加边搅匀。
当混合物粘稠到无法搅拌时,将混合物和氧化剂粉末在一张油光广告纸上像揉面团一样反复对折,压扁,对折……直到完全混合。

混合完成的推进剂质地类似面团或泥土,可以像做湿压药柱一样往模具里放一点压实一点,得到致密的药柱,不会夹杂空气。剩下的推进剂搓成长条,留作燃速测试。

所有成型工序都要在推进剂固化之前完成,然后放置12~24小时完全固化。未固化的推进剂难以点燃,燃烧残渣多,完全固化后才能达到真正性能。

制作完成的推进剂常压下燃速约1mm/s,有少量残渣。

第三部分,制作发动机
用RNX制作发动机的关键点:喷燃比计算,喷口烧蚀,壳体防热,点火药
喷燃比计算:
RNX的燃速较低,需要较高的喷燃比。
本人做过效果最好的实验如下:
耐压 2.5MPa 的PPR管:外径20mm,内径16mm
三节药柱,每节长30mm,外径15mm,内径5mm,总质量约25g
喷喉直径2.5mm,最大喷燃比864,起始喷燃比288,厚5mm的药柱约1秒钟燃完。
RNX可以做出细长的发动机,占火箭长度的比例大大增加。



常见的火箭喷射燃料Ⅱ:KNSU

KNSU也称为硝糖
是硝酸钾(KNO3)与白砂糖(C12H22O11)的混合物,常被业余界做烟雾弹燃料或做模型火箭燃料。
关于KN系列的模型火箭燃料常见的有KNDX(硝酸钾--葡萄糖)、KNSB(硝酸钾--山梨醇),三者的原理都是氧化还原反应。
考虑到原料的来源问题,最易得到的就是做KNSU的原料,所以在这里我就只介绍KNSU的制作工艺。

到目前为止,尚且没有发现一本由专业机构编写的关于制作KNSU的文献,也没有一套可以保证让所有人做KNSU都做得好的工艺流程,
因此制得KNSU的好坏,很大程度上是取决于个人的主观判断和制作经验。
所以目前KNSU相对于BP而言并不是很适合初学者。
但是制作KNSU实在是太基础了,是制作模型火箭发动机必学的一种燃料,所以在从BP进阶后,非常有必要学习它。
以下制作工艺完全是笔者在科创论坛上学习总结而得来的,若读者发现有更好的关于制作KNSU的教程,请忽视本章节。

制造工艺

制作火箭燃料都是有一定的危险性的,所以要做好充分的保护措施,制作KNSU时要备一罐灭火器。
严禁使用明火加热制作KNSU。
新手制作要遵循不超过30g,不要在室内制作的原则。 关于制作KNSU有很多方法,比如粉压法,湿粉压法,热熔法以及重结晶法等。
经过大量的实验,得到的实验结果还是用重结晶法制得KNSU性能最好,所以以下笔者就只介绍如何用重结晶法制作KNSU。
所谓重结晶法就是将糖和硝酸钾以流体状态充分混合在一起的方法。

以下用重结晶法制作20gKNSU为例。 常见的KNSU重结晶的配方如下:

\ 硝酸钾 白砂糖
配方Ⅰ 65% 35%
配方Ⅱ 60% 40%

其实KNSU和BP一样,它们的反应其实是一个很复杂的过程,化学反应方程式很受争议。
不同的配方,以及不同的燃烧条件,反应后的产物有所不同。
为方便称量,故本文采用配方Ⅱ来进行演示。

首先将8g白砂糖放入碗中,加入适量的水,刚刚覆盖过糖就可以了。
KNSUrongtang.jpg

然后把功率调到最大,在刚有水蒸气开始冒时,一点一点的加入硝酸钾,12g硝酸钾多分几次放,使硝酸钾逐步溶解。
KNSUrongxiaotang1.jpg

加热一段时间后水会开始冒小的气泡。这个时候要开始不停的快速搅拌。
KNSUrongxiaotang2.jpg

气泡逐渐变大,不要停止快速搅拌。
KNSUrongxiaotang3.jpg

KNSUrongxiaotang4.jpg

这个过程过后,KNSU便会成以下状态,仔细观察还是会冒气泡,不过是很小的气泡了。
在这个时候把电热炉功率调到最小或者断开电源,同时搅拌速度也要加快,慢慢的把KNSU里混杂的水慢慢蒸发干。
KNSUrongxiaotang4.jpg

制作好后的KNSU在热时具有很差的流动性,并不适合直接浇筑在小的发动机内,因此我们要用个铁棒将流体状态的KNSU压入发动机内。
最后计算装药密度,装药密度在1.9g/cm^3以上便是合格。

总结一下制作要点:

  1. 制作KNSU时要不断地快速地的搅拌,以防KNSU粘锅引起燃烧。
  2. 硝酸钾一定要在水开始冒较大气泡前加完,多分几次加。


封装请见本文的配套工艺。



常见的火箭喷射燃料Ⅲ:BP

BP其实就是粉末状黑火药,制法请见前文的干法制黑火药。
说到装填BP,我们首先要了解一下BP的燃烧特性。
当BP的密度比较小时,燃速较快,同时燃烧无规律性。
这是因为密度小时,药粒(或装药)的内部具有较多的空隙,燃烧时火焰容易钻入空隙内燃烧,
此时生成的气体不易排出,由于燃烧面积扩大,空隙内压力很快增大,以至药粒或装药破碎,燃烧面积进一步扩大,使燃烧速度加快,同时燃烧的规律性也遭到破坏。
粉状BP和散装BP的密度较小,故燃速较快,燃烧可很快完成,形成较大的压力和较强的火焰。
当BP的密度增大时,燃烧速度明显减慢。
当密度达到1.9g/CM^3以上时,BP的燃烧速度几乎保持不变,在一个大气压下大约为7~10mm/S。
即使在较大的压力下,也能有规律地逐层燃烧,这是BP的一大特点。
其原因是当密度大时,装药内部的空隙很少,火焰不易传入内部,而燃烧面积也得不到扩大,燃烧也只能又表及里的逐层燃烧。

开始画重点
根据上述的BP燃烧特点,我们可以得到装填BP的思路,
为了避免BP在发动机内燃速太快导致发动机爆炸,这里有两种方法:
第一种,可以用增大装药密度的方法,用液压机来装药。
第二种,在BP内添加粘合剂,填充因压药密度不足而导致的空隙。

以下介绍的就是上述的第二种方法装填BP。
关于粘合剂,我建议用“花生油”、“玉米油”任意一种。
为了使粘合剂与BP充分混合,我建议每一克BP加3~4滴油,然后用研钵手动进行研磨混合,这个过程用力要大,时间要长。

与油充分混合后的BP看起来有油腻感,且自然堆积体积会比没有混油的BP体积小四分之一以上。
最后一步就是装药,用物体将发动机内的BP锤实,压药密度越大越好,如果压药密度小,很容易导致发动机工作时爆炸。



有机反应类



人们最耳熟的爆炸物之一:TNT(三硝基甲苯)

这是一种最普遍最重要也是最危险的炸药,每年杯它吞食的生命不知道有多少,然而,它仍然被大量的生产着。
它是一种稍微不稳定的物质,粗制TNT晶体颜色大概和黄糖差不多,手感有点滑腻,能跟许多化学物质发生反应。
它常被用作高能炸药,也能和许多其他炸药混合使用,以达到更大的威力。

严正警告:
千万不要尝试去完成这项工作,除非你能确认在一个十分安全的环境中进行!
如果你要继续,在实验之前,请把下面的介绍完完全全看懂,准备好所有的工具和材料(包括安全和紧急材料)以备不时之需。
这不是一个玩笑,是一个很大的风险。

制法与材料:

  1. 准备好294克浓硫酸(密度1。84)和147克硝酸(密度1。42)通过漏斗缓慢的加入载有100克甲苯的600CC烧杯中。
  2. 通过电搅拌器 把混合液充分搅拌,通过30-40摄氏度的冷水水浴。
  3. 这种状态的混酸需要保持一到一个半小时。
  4. 继续搅拌一个小时,不过现在无需水浴。
  5. 混合液可以放置一整个晚上,下层的混酸可以通过分液漏斗倒掉。


注意:TNT的制备由他人提供,作者本人没有足够的能力去尝试。



人们最耳熟的爆炸物之一:C-4

主要性能

物理描述:

物理状态 白色到淡黄色塑性体
密度 1.60g/cm3
爆速 8040m/s(密度1.59g/cm3)
7020m/s(温度-54℃,密度1.36g/cm3)
7040m/s(温度21℃,密度1.35g/cm3)
爆热 5858kJ/kg(按生成气态水计算值)
爆压 2.57×104MPa (密度1.59g/cm3)
弹道臼炮试验 130% TNT当量
钢板炸坑试验 115% TNT当量

感度:

撞击感度 落锤质量2kg,美国矿务局仪器(试样质量20mg),最小落高大于100cm
美国匹克汀尼兵工厂仪器(试样质量27mg),最小落高48.26cm
摩擦摆试验 钢靴与纤维靴均无反应
枪击感度 20%燃烧,80%无反应
起爆感度 最小起爆药量0.20g叠氮化铅,0.10g特屈儿
热安定性 100℃热试验 第1个48h质量损失0.13%
第2个48h质量损失0.00
100h内不燃不爆
真空安定性试验 5g试样,100℃,40h放出气体体积0.26mL
可塑性 -57℃尚有塑性,77℃以上开始渗油,可塑温度范围-57~77℃
吸湿性 30℃、95%相对湿度时,质量增加0.00%
制备方法Ⅰ

C-4塑性炸药是美国最有代表性的塑性炸药。
由于它爆轰能量高、塑性好、温度适应性强,-54℃仍保持良好的塑性,因而在世界范围内获得极其广泛的应用,尤其在特种爆破及特工爆破上的应用。

试剂:

RDX 91克
聚异丁烯 2.1克
癸二酸二辛酯 6.3克
马达油 1.6克
氯仿 30ml
70ml
明胶 0.04克

设备:

电动搅拌器一台
高型烧杯600ml一个
平底烧杯200ml一个
水泵一个
水浴锅一个
自动恒温装置一套
真空蒸馏仪器一套

实验步骤:
1、安装好恒温真空蒸馏装置

2、粘结剂的溶解:首先在200ml烧杯中加入70ml苯及30ml氯仿,在搅拌下加入切成小块的聚异丁烯2.1g
保温搅拌使聚异丁烯溶解,再加入增塑剂癸二酸二辛脂5.3g和0.6g马达油,充分混合均匀后待用。
保持温度小于65℃完全溶解约需要20h,室温存放时要不断震荡。也可以室温下静置两天使其溶解。

3、混合造粒:在作为混合器的600ml高型烧杯中加入200~250ml的水,再加入91g的RDX和0.04g明胶控制水浴温度在55℃左右,搅拌使其充分混合,保温搅拌20min左右使RDX均匀的分散。
开动水泵抽真空,在真空和搅拌的条件下一次性加入2中准备好的粘结剂和增塑剂的混合液,搅拌升温到70~75℃,搅拌保温半小时左右,使原料充分混合并瞬间成粒。
然后在抽真空和搅拌的条件下,控制水浴温度在80℃下进减压蒸馏,大约40min 可以蒸完,再保温约15min以便驱除所有的有机溶剂,关闭水泵,降温到35℃出料。

4、抽滤、洗涤、烘干:用砂芯漏斗抽滤所得产物,用150ml水抽滤洗涤三次,每次都应抽干,抽滤时不宜挤压!在60℃水浴或油浴烘箱中烘干8小时后得到C-4塑性炸药产品。

制备方法Ⅱ

C4塑胶炸药是美国陆军部在1961年研究开发的。
现在几乎成了恐怖份子的专用道具。其实大多数恐怖事件用的都是廉价的硝铵炸药。其外观像橡皮泥或生面团,具有良好的可塑性和稠度。
密度高,防水性能好。便于伪装携带,容易捏成所需形状。很适合特种作战需要。
在军事上主要用于装填反坦克破甲弹和M18 claymore定向杀伤雷。
中国也有相似的炸药,即塑黑4,其配方的制造工艺和C4几乎一样。
C4当密度为1.59g/cm3时,爆速可达8040m/s。
在77度贮存时不渗油在-54至77度时保持可塑性。

试剂:

RDX 91克
聚异丁烯 2.1克
癸二酸二辛酯 5.3克
马达油 1.6克
氯仿 30ml
70ml
明胶 0.04克


设备:

电动搅拌器一台
高型烧杯600ml一个
烧杯200ml一个
不锈钢平板烘箱
水泵一个
水浴锅一个
自动恒温装置一套
真空蒸馏仪器一套

制备过程:
1、粘结剂的溶解:在200ml烧杯中加入苯70ml、氯仿30ml。再加入聚异丁烯2.1g、葵二酸二辛酯5.3g、马达油(15#变压器油)1.6g。
室温待其完全溶解需20小时。完全溶解后得到混合溶液。

2、混合造粒:安装蒸馏装置,要保证能达到一定的真空度。
向600ml高形烧杯中加入91gRDX和0.04g明胶。
控制温度为55度左右,开动搅拌(50~60r/min),保温15分钟,使RDX均匀分散。
开动水泵抽气,在真空(40mm汞柱,约5.33X10.4帕)和搅拌条件下一次加入混合溶液。
同时升温至70-75度(不可超过80度!)保温搅拌40分钟,使原料之间充分混合,并瞬间成粒。
在真空搅拌条件下,在80度以下进行减压蒸馏,驱出溶剂。
约40分钟蒸完,停止加热,待其降温至35度以下出料。

3、后期处理:将混合物用150ml水洗三次。用沙芯漏斗抽滤,抽干后在60度水浴烘箱中烘8h即得成品。

Remarks:
溶剂可使用毒性更低的二氯甲烷替代苯以及三氯甲烷。
先将足量聚异丁烯溶于二氯甲烷中然后加入RDX粉末(最好是氧化结晶过的),水浴60-70℃加快蒸发并不断搅拌。
快干时加入癸二酸二辛脂与45号变压器油,并用手(必须戴上一次性的医用橡胶手套)进行捏合操作。
捏合均匀后可以得到塑性不错的C-4炸药,高低温性能很好,高温不渗油,低温任然可以保持塑性,机械感度较低,做功能力优秀,虽然不及标准化制作的C-4但是足够业余使用了。



配套工艺



固体火箭发动机喷管

喷管是模型火箭发动机上很重要的一个组成部分。
在很大程度上喷管决定了发动机的性能。
我尝试过很多种材料来制作喷管,比如金属,陶瓷,陶,石墨,水泥,黏土,塑料等材料,不同的材料做的喷管各有好处,也各有自己的适用范围。

陶瓷喉衬纸制喷管(适合新手)

下面介绍制作 ABC 前辈所发明的陶瓷喉衬纸制喷管。
这种喷管的材料很容易得到。
材料是纸带和陶瓷管,陶瓷管在网上有卖的,几块钱可以买到很多。
但是这种陶瓷管次品率很高,有很多外形不规则的,在使用时一定要挑选外形好的陶瓷管才行。
在这里我使用的是3mm内径的普通白色陶瓷管。
ABCpenguan.jpg

纸带同样可以在网上买到,图片是我用的一款。
ABCzhidai.jpg

使用固体胶将纸条的一端粘在陶瓷管上,然后慢慢卷大。在卷的时候力度一定要大,要卷紧不要有缝隙。
ABCchuli.jpg

卷好的喷管的外径要稍大于发动机内径。以便后面可以很牢固的挤进喷管,同时也保证了发动机良好的气密性。
接下来用502胶水渗透到纸里去,注意一定要先从陶瓷管旁边一圈从内到外渗透胶水。喷管两面都要渗透胶水。不要节约胶水,要充分渗透。
ABC502pen1.jpg

滴完502胶水后效果图
ABC502pen2.jpg

这种喷管优点很明显,就是便于制作,材料易得,适用于这种微型发动机。
缺点也比较明显,发动机工作时的喷出的高温气体会使陶瓷管升温,使陶瓷管旁边的纸碳化,从而失去对陶瓷管的束缚力,陶瓷管就会被喷出去。
所以为了避免出现这种问题,发动机装药不要太多,一般30g以内是可以的。



自适应烧蚀环氧树脂喷管

Ps:转载ABC文章,但未能成功联系到他。
设计理念及原理:
发动机机的效率很大程度上决定于工作压力, 而压力是通过喷管收敛段形成的喷燃比维持的, 如果发动机工作全过程都能维持适当的压力,那效率就高。
目前大多人做的药柱都是比较落后的直接浇入发动机的增面燃烧药柱, 上文BP"粉压推进剂"也是增面燃烧型。
即燃烧面积是由小到大变化的,而喷喉面积却是固定的,这就造成了开始时压力太低,而工作后期却太大了,波动非常大,造成了燃料的浪费。

鉴于这些问题,我设计了"自适应烧蚀环氧树脂喷管" ,即喷管面积随燃烧的进行而烧蚀扩大,配合药柱面积的扩大,从而使发动机室压的波动大幅减小,提高了燃烧的使用效率,同时避免了压力过高,安全性也有增加。
自适应喷管的第一个要求就是喷管材料有适当的烧蚀速度,烧蚀在这里可以分成两种:
第一种是冲刷烧蚀,即低强度材料在发动机的高速喷射气流冲刷下被扩孔。
第二种为高温烧蚀,即喷管材料受高温气流回热分解而扩孔。

第一种烧蚀方式要求材料强度低,这是明显是不适用的。
如果在业余发动机这样的喷射速度下都会发生扩孔的话,那说明这种材料强度太低了,根本无法承受发动机的工作压力。
典型的材料是石膏,冲刷烧蚀和高温烧蚀同时存在,烧蚀并不是层状进行的,最后喷口已经不成圆形了,而且只要发动机压力上去了,整个石膏喷管马上被压成粉碎。

第二种烧蚀方式才是我们需要的,在低温下强度低而高温时会缓慢分解(注意是分解,不是熔化)的材料有哪些呢?
答案是:复合材料。
普通复合材料是环氧树脂与玻纤或碳纤的结合,而我的配方就是热固性树脂与粘土粉。
这是可以实现层状烧蚀的配方。

配方:

粘土粉(或水泥粉,黄泥粉) 80%--85% (可以加入三分之一细砂)
环氧树脂(或农机胶,AB胶) 15%-20%

按照配方比例,充分混合原料。混合后程湿泥装
ZSYyuanliao.jpg

将已装好推进剂的半成体准备好,将混合好的原料填入,砸实,并预留5mm左右。
ZSYfengzhuang.jpg

然后按照封装喷口的方法,封装混合原料。
最后用半成品内部的推进剂和混合原料打通。
ZSYtankong.jpg

成品如下。
ZSYchengpin.jpg



固体火箭发动机壳体

方法一:

  1. PVC管等制作模具。
  2. 厚纸(如铜版纸)包裹后粘连。注意不要和模具粘到一起。
  3. 将各组件粘连


方法二:

购买


固体火箭发动机点火系统

作者采用从网络上购买的远程无线点火器。



固体火箭发动机封装

喷口的封装

由于喷管的外径是大于水管的内径的,所以要先将壳体扩张一些,使喷管刚好卡进去一点。
然后塞入做好的喷管,如图
ABCanzhuang.jpg

接下来用铁棒和锤子将喷管捶入水管,预留 3-5 毫米。
ABCbancheng.jpg

由于发动机工作时在内部会形成很大的压力,喷管如果不固定好很容易就会飞出去,所以固定喷管是很重要的。
固定喷管的方法有很多,比如用胶水粘,用螺钉固定。
以下我所介绍的是PPR水管热缩口固定法,此方法的有点就是方便,而且比较牢固。
我们需要一个锥形的磨具来制作,模具锥形的角度要大一些。不要用不耐热的塑料模具,因为PPR管加热后与这些模具接触,很容易会把两者熔在一起。
图为模具,用的是羽毛球筒的盖子。更推荐玻璃或金属制作而成的。
ABCmuju.jpg

将预留出的那一端旋转着用酒精灯加热,PPR管会慢慢的膨胀,软化,加热到开始冒烟就可以了。
注意,旋转的速度要稍快一些,使得管口得到均匀的加热
ABCjiare.jpg

趁热把加热的那一端向模具上按压。
ABCsuokou1.jpg

效果如下,但需要注意还没结束,抓紧时间进行下一步。
ABCsuokou2.jpg

趁热把这一端向一个平面上按压。任何平面都可以,推荐金属或玻璃材质。
这一步很关键,压的力度决定了缩口的大小,如果力量太大,PPR则会将整个喷管都包住。
ABCsuokou3.jpg

趁热把多余的塑料用剪刀剪去。
ABCsuokou4.jpg

最终的效果图:
ABCchengpin.jpg

发动机上端的封装

在装填推进剂后,要将发动机上端也封装,原理跟上文喷口封装过程类似。

在发动机装好燃料后,需要做堵头。
用锤子和铁棒,压上一层约3mm后的铝箔纸,要压实,捶紧了。
DTlvbo.jpg

然后再压入一层厚厚的餐巾纸,距上端预留出的PPR管要有7mm左右。
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之后按照上文封装喷头的方法,将上端PPR管融化封装严密,用力要大,封闭要结实牢靠。







参考资料
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