第五章模型火箭发动机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。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。(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)。模型火箭发动机在工作过程中的推力是随时间变化的，如图5.1所示。图中推力的峰值叫做最大推力，最大推力和最小推力的平均值叫做平均推力。(二)总冲I总冲是对发动机的推力在整个工作时间内的积分，或者说，是发动机的平均推力与工作时间的乘积(单位：牛顿·秒)。图5.1中曲线所包围的面积（阴影部分），代表了模型火箭发动机总冲的大小，它标志着发动机能量的大小。―45―航天模型(三)工作时间t工作时间是指发动机的推进剂从点火引燃到燃烧完毕的全部时间(单位：秒)。(四)比冲IS比冲是单位质量推进剂所产生的冲量(单位：牛顿·秒/千克，米/秒)。对于模型火箭发动机来说，其比冲是以发动机的总冲除以所消耗的推进剂质量得到的。比冲是衡量推进剂能量特性的重要参数，也是表征发动机性能的一个重要指标。由第二章知，火箭发动机的比冲等于其有效排气速度，所以，二者具有相同的量纲，即“长度/时间”（单位：米/秒），通常人们总是以“牛顿·秒/千克”表示比冲，这样，物理意义比较明确。二、模型火箭发动机结构典型的模型火箭发动机由纸质壳体、陶土喷管、推进剂、延时(发烟)剂、弹射(开伞)剂、堵盖和点火装置组成(图5.2)。对于助推级发动机，或用作多级模型火箭前几级的发动机，与普通发动机相比，只是少了延时剂和弹射剂，因为它们不需要施放示踪烟雾，也没有打开回收装置的要求。(一)壳体模型火箭发动机的壳体不仅用来贮存推进剂、延时剂和弹射剂，而且能使它们在其中进行燃烧；此外，还起到固定喷管和堵盖的作用，从而能维持推进剂燃烧所产生的工作压强，以保证推进剂正常燃烧(工作)。根据《FAI运动规则，4d部分，航天模型》有关模型火箭发动机的标准规定，发动机壳体只能用低热传导率的非金属材料制造；壳体外表面的温度在发动机工作过程中或熄火后都不得超过200C；壳体在内部超压情况下不会破裂。因此，壳体通常采用强度较高的牛皮纸经多层卷制而成；对于高总冲的模型火箭发动机，也可采用纤维增强塑料制造。(二)喷管喷管位于壳体尾部，由收敛段、喉部和扩张段3部分组成，是发动机的能量转换装置，它把推进剂燃烧生成的燃气的热能，转变为推进火箭前进的动能。因此，喷管的作用有...
