液體火箭發(fā)動機設(shè)計

內(nèi)容概要

　　本書包括6章。第1章為緒論，主要對液體火箭發(fā)動機的分類、組成和發(fā)展方向等進行概述。第2章為液體火箭發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)計，講述發(fā)動機總體設(shè)計任務(wù)與系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容，主要包括發(fā)動機推進劑供應(yīng)系統(tǒng)、主要參數(shù)選擇、擠壓式和泵壓式系統(tǒng)設(shè)計計算以及發(fā)動機調(diào)節(jié)與控制等方面的內(nèi)容，通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以對發(fā)動機系統(tǒng)有一個比較全面的了解。第3章為液體火箭發(fā)動機推力室設(shè)計，主要講述推力室設(shè)計工作中所包括的型面設(shè)計、頭部設(shè)計和身部熱防護設(shè)計，并對一些典型發(fā)動機推力室的結(jié)構(gòu)進行介紹。第4章為燃?xì)獍l(fā)生器與小推力發(fā)動機推力室，在第3章內(nèi)容的基礎(chǔ)上，介紹液體火箭發(fā)動機燃?xì)獍l(fā)生器和小推力發(fā)動機推力室的結(jié)構(gòu)特點和一些初步設(shè)計方法。第5章為液體火箭發(fā)動機渦輪泵設(shè)計，講述泵壓式液體火箭發(fā)動機中渦輪與泵的結(jié)構(gòu)特點與設(shè)計方法，包括渦輪泵總體設(shè)計、帶誘導(dǎo)輪離心泵設(shè)計、渦輪設(shè)計、渦輪泵轉(zhuǎn)子及渦輪泵密封和軸承等內(nèi)容。第6章為閥門和調(diào)節(jié)器設(shè)計，主要講述常用閥門和調(diào)節(jié)器的功能、結(jié)構(gòu)、工作過程以及相關(guān)設(shè)計等內(nèi)容。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  液體火箭發(fā)動機組成
    1.1.1  推力室
    1.1.2  推進劑供應(yīng)系統(tǒng)
    1.1.3  閥門與調(diào)節(jié)器
    1.1.4  總裝元件
  1.2  液體火箭發(fā)動機分類
    1.2.1  按發(fā)動機用途分類
    1.2.2  按推力大小分類
    1.2.3  按推進劑組元數(shù)量分類
    1.2.4  按推進劑供應(yīng)系統(tǒng)分類
    1.2.5  按工況特點分類
  1.3  液體推進劑
    1.3.1  液體推進劑分類
    1.3.2  液體推進劑的物理化學(xué)性能
    1.3.3  液體推進劑的能量特性
    1.3.4  液體推進劑的貯存與應(yīng)用
  1.4  液體火箭發(fā)動機的發(fā)展
    1.4.1  提高燃燒室壓力
    1.4.2  提高單臺發(fā)動機的推力
    1.4.3  高比沖和高密度比沖液體推進劑的應(yīng)用
    1.4.4  新型發(fā)動機動力循環(huán)方式的應(yīng)用
    1.4.5  針對可重復(fù)使用運載器所進行的發(fā)動機方案研究
    1.4.6  提高可靠性和降低成本
    1.4.7  改進現(xiàn)有型號發(fā)動機
    1.4.8  新材料和先進生產(chǎn)工藝的應(yīng)用
  復(fù)習(xí)思考題
第2章  液體火箭發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)計
  2.1  概述
    2.1.1  發(fā)動機總體設(shè)計任務(wù)
    2.1.2  飛行器總體對發(fā)動機的要求
    2.1.3  發(fā)動機系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容與流程
  2.2  發(fā)動機推進劑供應(yīng)系統(tǒng)
    2.2.1  擠壓式供應(yīng)系統(tǒng)方案
    2.2.2  泵壓式供應(yīng)系統(tǒng)方案
    2.2.3  推進劑供應(yīng)系統(tǒng)方案對比
  2.3  發(fā)動機主要參數(shù)選擇
    2.3.1  推進劑的選擇
    2.3.2  混合比的選擇
    2.3.3  燃燒室壓力的選擇
    2.3.4  噴管擴張比的選擇
    2.3.5  推進劑質(zhì)量的確定
    2.3.6  系統(tǒng)參數(shù)平衡
  2.4  擠壓式系統(tǒng)的設(shè)計
    2.4.1  擠壓式系統(tǒng)的選擇
    2.4.2  設(shè)計計算
    2.4.3  擠壓式系統(tǒng)參數(shù)平衡
    2.4.4  擠壓式系統(tǒng)貯箱增壓壓力的確定
  2.5  泵壓式系統(tǒng)的設(shè)計
    2.5.1  設(shè)計要求
    2.5.2  泵壓式系統(tǒng)的選擇
    2.5.3  泵壓式系統(tǒng)參數(shù)平衡
    2.5.4  泵壓式系統(tǒng)貯箱增壓壓力的確定
  2.6  液體火箭發(fā)動機控制系統(tǒng)
    2.6.1  基本控制系統(tǒng)
    2.6.2  推力控制系統(tǒng)
    2.6.3  推進劑混合比和推進劑利用控制
    2.6.4  擠壓式系統(tǒng)的調(diào)整
    2.6.5  泵壓式系統(tǒng)的調(diào)整
  2.7  火箭發(fā)動機主要參數(shù)的優(yōu)化
    2.7.1  設(shè)計變量
    2.7.2  目標(biāo)函數(shù)
    2.7.3  約束條件
    2.7.4  優(yōu)化方法
    2.7.5  優(yōu)化過程
  復(fù)習(xí)思考題
  習(xí)題
第3章  液體火箭發(fā)動機推力室設(shè)計
  3.1  概述
    3.1.1  液體火箭發(fā)動機推力室的組成
    3.1.2  推力室的工作過程
    3.1.3  液體火箭發(fā)動機推力室的設(shè)計內(nèi)容
  3.2  推力室型面設(shè)計
    3.2.1  燃燒室型面設(shè)計
    3.2.2  噴管型面設(shè)計
  3.3  推力室頭部設(shè)計
    3.3.1  設(shè)計要求與內(nèi)容
    3.3.2  噴嘴結(jié)構(gòu)與設(shè)計
    3.3.3  噴嘴排列
    3.3.4  燃燒穩(wěn)定裝置
    3.3.5  噴注器與頭部結(jié)構(gòu)
  3.4  推力室身部設(shè)計
    3.4.1  推力室身部熱環(huán)境
    3.4.2  推力室身部熱防護方法
    3.4.3  推力室身部結(jié)構(gòu)
    3.4.4  推力室身部冷卻計算
  3.5  推力室點火裝置
    3.5.1  自燃液體點火
    3.5.2  固體火藥點火
    3.5.3  電點火
    3.5.4  氣動諧振點火
    3.5.5  爆震波點火
  復(fù)習(xí)思考題
  習(xí)題
第4章  燃?xì)獍l(fā)生器與小推力發(fā)動機推力室
  4.1  燃?xì)獍l(fā)生器
    4.1.1  燃?xì)獍l(fā)生器的類型
    4.1.2  液體燃?xì)獍l(fā)生器的特點
    4.1.3  液體燃?xì)獍l(fā)生器的結(jié)構(gòu)
    4.1.4  幾種典型燃?xì)獍l(fā)生器
    4.1.5  液體燃?xì)獍l(fā)生器的計算
  4.2  小推力發(fā)動機推力室
    4.2.1  小推力液體火箭發(fā)動機的類型
    4.2.2  小推力發(fā)動機的特點
    4.2.3  單組元小推力發(fā)動機推力室
    4.2.4  雙組元小推力發(fā)動機推力室
    4.2.5  小推力發(fā)動機推力室頭部
    4.2.6  小推力發(fā)動機推力室身部結(jié)構(gòu)與冷卻方法
    4.2.7  小推力發(fā)動機推力室設(shè)計
  復(fù)習(xí)思考題
  習(xí)題
第5章  液體火箭發(fā)動機渦輪泵設(shè)計
  5.1  概述
    5.1.1  渦輪泵的組成
    5.1.2  渦輪泵設(shè)計的主要內(nèi)容
  5.2  渦輪泵總體設(shè)計
    5.2.1  渦輪泵總體方案的設(shè)計計算
    5.2.2  渦輪泵總體結(jié)構(gòu)布局
  5.3  泵設(shè)計
    5.3.1  帶誘導(dǎo)輪離心泵的設(shè)計計算
    5.3.2  帶誘導(dǎo)輪離心泵的設(shè)計算例
    5.3.3  離心泵和誘導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
  5.4  渦輪設(shè)計
    5.4.1  沖擊式渦輪的設(shè)計計算
    5.4.2  反力式渦輪的設(shè)計計算
    5.4.3  渦輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
  5.5  渦輪泵轉(zhuǎn)子的載荷與平衡
    5.5.1  渦輪泵轉(zhuǎn)子的載荷
    5.5.2  渦輪泵轉(zhuǎn)子的平衡
    5.5.3  渦輪泵轉(zhuǎn)子軸向力的補償
  5.6  渦輪泵轉(zhuǎn)子的動力特性和設(shè)計
    5.6.1  渦輪泵轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速
    5.6.2  渦輪泵轉(zhuǎn)子的設(shè)計
  5.7  渦輪泵的密封和軸承
    5.7.1  渦輪泵的密封
    5.7.2  渦輪泵的軸承
  5.8  渦輪的強度計算
    5.8.1  渦輪工作葉片的強度計算
    5.8.2  渦輪盤的強度計算
  復(fù)習(xí)思考題
  習(xí)題
第6章  閥門和調(diào)節(jié)器設(shè)計
  6.1  概述
    6.1.1  閥門和調(diào)節(jié)器的分類
    6.1.2  閥門的設(shè)計原則
    6.1.3  閥門結(jié)構(gòu)類型的選擇
  6.2  常用閥門設(shè)計
    6.2.1  斷流閥門的設(shè)計
    6.2.2  隔離閥門的設(shè)計
    6.2.3  其他閥門
  6.3  調(diào)節(jié)器設(shè)計
    6.3.1  氣體減壓器
    6.3.2  燃燒室壓力調(diào)節(jié)器
    6.3.3  混合比調(diào)節(jié)器
    6.3.4  流量調(diào)節(jié)器
    6.3.5  汽蝕文氏管
    6.3.6  節(jié)流圈
  復(fù)習(xí)思考題
  習(xí)題
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：液體火箭發(fā)動機的總裝元件是將各組件組裝成整臺發(fā)動機所需的各種部件的總稱，包括導(dǎo)管、支架、常平座、搖擺軟管、機架、換熱器和蓄壓器等。導(dǎo)管用來輸送流體和連接組件，其中包括推進劑導(dǎo)管、液壓和氣體管路、驅(qū)動渦輪的高壓燃?xì)鈱?dǎo)管、渦輪排氣管，以及相應(yīng)的導(dǎo)管連接件和密封件等。渦輪泵支架將渦輪泵固定在推力室或機架上，有些控制元件和小型容器也用托架固定。常平座是使發(fā)動機能圍繞其轉(zhuǎn)軸擺動的承力機構(gòu)。按搖擺方式，常平座可分為單擺常平座和雙擺常平座兩種。通過發(fā)動機的單向或雙向搖擺，進行推力矢量控制。搖擺軟管是一種柔性補償導(dǎo)管組件，能夠在保證流體輸送的前提下，實現(xiàn)對發(fā)動機搖擺時管路變形的補償。搖擺軟管一般由承受壓力和變形的彈性波紋管、承受壓力分離和變形載荷的約束裝置和將波紋管與管路相連的連接結(jié)構(gòu)三部分組成。按工作壓力可分為高壓軟管和低壓軟管，高壓軟管用于泵后擺發(fā)動機，低壓軟管用于泵前擺發(fā)動機。按承受的變形種類可分為單一變形軟管和多種變形軟管。機架也稱為推力架或推力結(jié)構(gòu)，是用于安裝發(fā)動機和向彈（箭）體傳遞推力的結(jié)構(gòu)元件。換熱器主要用于液體火箭發(fā)動機的推進劑增壓系統(tǒng)，為推進劑貯箱提供增壓氣體。常用的換熱器有蒸發(fā)器、降溫器和加溫器。蒸發(fā)器是利用渦輪排氣等熱源將液氧、液氮等液體汽化后作為增壓氣體。降溫器是將發(fā)動機產(chǎn)生的渦輪排氣等高溫氣體與液體推進劑換熱降溫后作為增壓氣體。在利用高壓氣瓶提供的氣體進行增壓時，也可將增壓氣體通過加溫器升高溫度，以提高單位質(zhì)量氣體的增壓效率。蓄壓器主要用來抑制火箭的縱向耦合振動，在發(fā)動機泵前推進劑管路上設(shè)置蓄壓器，可以改變推進劑供應(yīng)系統(tǒng)的頻率和降低壓力脈動幅值。

編輯推薦

《液體火箭發(fā)動機設(shè)計》是國防特色教材?航空宇航科學(xué)與技術(shù)。

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