火箭發(fā)動機原理

目錄
第1章 火箭飛行力學基礎 1
1.1 噴氣推進概念 1
1.2 火箭速度增量方程 1
1.3 運載火箭重力損失和*優(yōu)加速度 3
1.4 火箭分級 6
思考與練習題 7
第2章 火箭發(fā)動機性能參數(shù) 8
2.1 動量定理的回顧 8
2.1.1 動量定理應用于固定質(zhì)量的系統(tǒng) 8
2.1.2 動量定理應用于幾何形狀固定的控制體 9
2.2 火箭的推力 10
2.2.1 火箭靜態(tài)推力 10
2.2.2 飛行中火箭的推力 10
2.3 比沖量 12
2.4 火箭推進的能量效率 13
2.4.1 理想熱火箭推進的能量平衡 13
2.4.2 推進效率 14
2.4.3 燃燒效率和內(nèi)效率 14
2.4.4 實際熱火箭推進的能量損失 15
思考與練習題 15
第3章 熱火箭噴管模型 16
3.1 熱火箭發(fā)動機現(xiàn)象學初步概念 16
3.2 噴管流動的燃氣初始狀態(tài) 16
3.3 噴管流動模型的類別 17
3.4 完全氣體通道流動的質(zhì)量流量 18
3.5 噴管性能參數(shù)及出口壓強的影響 22
3.6 非理想膨脹效應 25
3.7 噴管構(gòu)型與流動的聯(lián)系 26
3.7.1 噴管類型 26
3.7.2 流動馬赫數(shù)隨擴張角的變化 27
3.7.3 噴管壁面線沿軸向的變化 29
思考與練習題 31
第4章 燃氣狀態(tài)參數(shù)計算 32
4.1 火箭燃氣噴射模型回顧 32
4.2 燃燒熱化學 32
4.2.1 燃氣平衡態(tài) 33
4.2.2 燃燒的能量轉(zhuǎn)化與守恒關(guān)系 33
4.2.3 燃燒終態(tài)穩(wěn)定的化學平衡條件 35
4.2.4 化學反應平衡常數(shù)的表示形式 37
4.2.5 復雜燃燒產(chǎn)物組分與溫度的確定方法 38
4.3 比熱容的溫度和分子結(jié)構(gòu)相關(guān)性 42
4.4 噴管流動中的熱化學 45
4.5 產(chǎn)物成分確定的進一步說明 48
思考與練習題 49
第5章 固體火箭發(fā)動機內(nèi)彈道學 50
5.1 概述 50
5.2 平衡室壓方程 51
5.3 室壓穩(wěn)定條件 52
5.4 燃速的初溫敏感度 54
5.5 裝藥構(gòu)型與燃面計算 55
5.5.1 端面燃燒藥型 56
5.5.2 徑向燃燒藥型 56
5.5.3 星形裝藥 56
5.5.4 分段裝藥 57
思考與練習題 57
第6章 推力室冷卻與傳熱 58
6.1 冷卻方式 58
6.2 再生冷卻中的傳熱與流動 60
6.2.1 槽道內(nèi)流體與固壁之間的對流傳熱 60
6.2.2 槽道內(nèi)流動的摩擦壓降 62
6.2.3 雷諾比擬 63
6.2.4 熱燃氣側(cè)透過邊界層的傳熱 64
6.3 燒蝕冷卻 65
思考與練習題 69
第7章 推力矢量機構(gòu)與增壓系統(tǒng) 70
7.1 推力矢量機構(gòu) 70
7.2 增壓系統(tǒng) 71
7.3 推進劑儲箱質(zhì)量估算 73
思考與練習題 75
第8章 離心泵流體力學原理 76
8.1 離心泵 76
8.1.1 離心泵的結(jié)構(gòu)和簡圖 76
8.1.2 泵的基本參數(shù) 77
8.1.3 泵和其他葉輪機械的關(guān)系 78
8.2 水力學基礎 78
8.3 離心泵工作輪作用理論 82
8.3.1 速度三角形 82
8.3.2 理論揚程 83
8.3.3 工作輪的吸入口和預漩 84
8.3.4 歐拉性能曲線 85
8.3.5 實際離心泵工作輪的液流 85
8.3.6 歐拉揚程的漩渦理論 87
8.4 比轉(zhuǎn)速與工作輪參數(shù)選擇 89
8.4.1 離心泵參數(shù)的量綱分析 89
8.4.2 特征準則數(shù)的應用 90
8.4.3 工作輪參數(shù)選擇 91
8.5 離心泵的損失與性能曲線 91
8.6 離心泵中的汽蝕 94
思考與練習題 95
第9章 渦輪氣動熱力學原理 96
9.1 渦輪結(jié)構(gòu)與燃氣流動特征 96
9.2 渦輪基元級氣動熱力學 97
9.2.1 燃氣輸出比功方程 97
9.2.2 反力度與渦輪級燃氣比功及效率關(guān)系 99
9.2.3 渦輪基元級中燃氣熱力參數(shù)變化 101
9.2.4 燃氣流量系數(shù)和功率系數(shù) 101
9.2.5 反力度的徑向分布 102
9.2.6 *佳噴管出口氣流切向馬赫數(shù) 102
9.3 葉片結(jié)構(gòu)強度導論 104
9.3.1 葉片厚度與氣動載荷 104
9.3.2 環(huán)截面單位面積的燃氣質(zhì)量流量與葉片應力 105
9.3.3 旋轉(zhuǎn)葉片的容許溫度限制 106
9.4 渦輪級氣動熱力學 106
9.4.1 動葉柵中的損失 107
9.4.2 葉型損失 107
9.4.3 葉片表面邊界層流動 108
9.4.4 端壁氣體動力學 109
9.5 渦輪性能參數(shù)計算 109
思考與練習題 110
第10章 液體噴霧燃燒學 111
10.1 概述 111
10.2 簡化的單個液滴汽化和燃燒模型 112
10.2.1 氧化劑液滴在富燃氣氛中汽化和燃燒的解析模型 112
10.2.2 氧化劑液滴在富燃氣氛中汽化和燃燒的特征參數(shù)量級 116
10.3 燃燒室特征長度計算 117
10.4 離心式噴嘴流量特性計算模型 119
10.5 電火花點燃理論 122
10.5.1 電極放電點燃預混氣模型 122
10.5.2 預混氣中層流火焰?zhèn)鞑ツＰ?123
10.6 一些重要的燃燒機理 126
思考與練習題 128
第11章 不穩(wěn)定燃燒分析與抑制 129
11.1 低頻不穩(wěn)定燃燒 129
11.2 高頻不穩(wěn)定燃燒 131
11.2.1 燃氣運動方程 132
11.2.2 不穩(wěn)定的一般條件 133
11.2.3 敏感時滯理論 134
11.3 不穩(wěn)定燃燒的抑制 135
11.3.1 概述 135
11.3.2 聲學吸收器的諧振腔模型 135
思考與練習題 139
第12章 固體推進劑及其燃燒特性 140
12.1 推進劑組分及其熱化學性質(zhì) 140
12.2 固體推進劑的穩(wěn)態(tài)燃燒模型 142
12.2.1 雙基推進劑的燃燒 142
12.2.2 不含金屬的復合推進劑的燃燒 143
12.2.3 鋁粉在固體推進劑中的燃燒 144
12.3 固體推進劑燃速的控制因素 145
12.3.1 燃燒波的一般描述 145
12.3.2 燃燒波中的傳熱機理 146
12.3.3 固相中的傳熱 146
12.3.4 氣相中的傳熱 147
12.3.5 用簡化的氣相傳熱模型計算推進劑燃速 148
12.3.6 氣相中的燃燒速率 149
12.4 燃燒增強現(xiàn)象 150
思考與練習題 151
參考文獻 152