固體火箭衝壓組合發動機

固體火箭衝壓組合發動機

《固體火箭衝壓組合發動機》是2006年10月中國宇航出版社出版的圖書,作者是鮑福廷、黃熙君、張振鵬

基本介紹

  • 書名:固體火箭衝壓組合發動機
  • 作者鮑福廷黃熙君張振鵬
  • ISBN:10位[7802181771]13位[9787802181779]
  • 定價:¥78.00元
  • 出版社中國宇航出版社
  • 出版時間:2006-10
編輯推薦,內容提要,目錄,

編輯推薦

《固體火箭衝壓組合發動機》是鮑福廷、黃熙君、張振鵬等合著的由中國宇航出版社出版的一部系統地介紹了固體火箭-衝壓發動機的基本工作原理(包括介紹固體火箭衝壓發動機的基本性能參數;然後介紹了進氣道的工作原理,軸對稱進氣道和二元進氣道的設計)的圖書。全書分為十章。

內容提要

衝壓發動機的工作原理是由法國科學家勒內?洛蘭於1913年提出的。由於當時的條件限制,在很長的時間內該技術沒有取得進展,到20世紀40年代仍處於探索性研究階段。60年代中期至70年代是整體式火箭衝壓發動機技術取得突破性進展的年代。雙用途燃燒室與整體式助推發動機技術的突破、貧氧推進劑研製的進展均為整體式固體火箭衝壓發動機的發展提供了技術基礎。現在,整體式固體火箭衝壓發動機的基本技術問題已經解決,但要用到新一代先進飛彈上,還有不少工作要做。
固體火箭衝壓組合發動機是一種質量輕、經濟性好、工作可靠的高速飛彈動力裝置,引起各國的重視並開展研發。國內在20世紀70年代初,北京航空航天大學、航天三院、新光機械廠等單位先後開展了固體火箭衝壓發動機的套用研究,其後,有關基地著手培訓人員,調查研究著手開展相關的研究工作,90年代有關研究院所以及西北工業大學、國防科技大學等相繼建立了固體火箭衝壓發動機的試驗設備,進行了系列研究,更深入地開展了各項理論和試驗研究工作。
由黃熙君、張振鵬等編著的“固體火箭-衝壓組合發動機原理”講義(未公開發行)系統地介紹了固體火箭-衝壓發動機的基本工作原理,本書中有關章節是在該講義內容的基礎上進行編寫的。在本書第1章概論之後,第2章介紹固體火箭衝壓發動機的基本性能參數;然後介紹了進氣道的工作原理,軸對稱進氣道和二元進氣道的設計;第4章介紹固體燃氣發生器的設計和貧氧推進劑的熱力學計算(王英紅參與編寫);第5章介紹助推補燃室的摻混和反應流動過程,同時介紹無噴管裝藥助推器的內彈道計算(郭顏紅參與編寫);第6章介紹尾噴管的設計;第7章介紹流動過程的氣動熱力計算,包括混合和補燃兩個過程;第8章介紹固體火箭衝壓發動機的高度特性和速度特性,簡要介紹了內外彈道聯合計算的基本方法;第9章介紹流動計算的基本模型及其在衝壓發動機中的套用(陳林泉編寫);第10章介紹衝壓發動機試驗,主要介紹地面試驗的連管試驗(馮喜平參與編寫)。最後介紹衝壓發動機設計的基本知識(曹軍偉參與編寫),並附上衝壓發動機性能計算一些實用的參考數據。

目錄

第1章 概論 1……………………………………………………
1.1 衝壓噴氣發動機 2…………………………………………
1.2 固體火箭衝壓組合發動機 9………………………………
1.3 整體式液體燃料衝壓發動機 19………………………………
1.4 固體燃料衝壓發動機 25……………………………………
1.5 固體火箭衝壓發動機發展及套用情況 31……………………
第2章 固體火箭衝壓組合發動機主要性能參數 45………………
2.1 發動機的推力和阻力 45……………………………………
2.1.1 推力和阻力的概念及推力的計算 45…………………………
2.1.2 阻力的計算 53……………………………………………
2.2 發動機的推力特性 62………………………………………
2.3 發動機的經濟特性 63………………………………………
第3章 超聲速進氣道 65……………………………………………
3.1 進氣道設計目標 66…………………………………………
3.2 超聲速進氣道類型及其工作過程 71…………………………
3.2.1 外壓式超聲速進氣道 71……………………………………
3.2.2 內壓式超聲速進氣道(倒拉瓦爾管式) 84……………………
3.2.3 混合式超聲速進氣道 88……………………………………
3.3 超聲速進氣道的特點 89……………………………………
3.3.1 外壓式超聲速進氣道的幾種工作狀態 89……………………
3.3.2 外壓式超聲速進氣道流量特性 91…………………………
3.3.3 外壓式超聲速進氣道的速度特性 92…………………………
3.3.4 外壓式超聲速進氣道綜合特性 93……………………………
3.4 不可調節超聲速進氣道特性綜述 93…………………………
3.5 超聲速進氣道的工作不穩定現象 98…………………………
3.6 超聲速進氣道的設計步驟 101………………………………
3.6.1 設計任務 101………………………………………………
3.6.2 設計方法問題 101…………………………………………
3.6.3 亞聲速擴壓段的設計 108……………………………………
3.6.4 進氣道幾何形狀的設計 114…………………………………
3.6.5 後置進氣道的一些問題 121…………………………………
3.6.6 進氣道性能計算 123………………………………………
3.7 超聲速進氣道的調節 124……………………………………
3.8 超聲速進氣道的試驗 125……………………………………
3.8.1 試驗目的和內容 125………………………………………
3.8.2 設備和儀器 125……………………………………………
第4章 固體火箭衝壓發動機燃氣發生器 127………………………
4.1 燃氣發生器的特點 127………………………………………
4.2 固體貧氧推進劑 128…………………………………………
4.2.1 固體貧氧推進劑在燃燒過程中的基本物理化學參數 128………
4.2.2 對固體貧氧推進劑的基本要求 131…………………………
4.2.3 貧氧推進劑的組分 135……………………………………
4.3 固體貧氧推進劑的燃燒 140…………………………………
4.3.1 氧化劑和粘合劑的熱分解及其物理化學過程 140……………
4.3.2 金屬燃燒特性 144…………………………………………
4.3.3 燃氣發生器燃燒室中金屬顆粒的燃燒 147……………………
4.3.4 含硼貧氧推進劑的燃燒 152…………………………………
4.4 燃氣發生器內彈道計算 164…………………………………
4.5 壅塞式固體燃氣發生器設計 165……………………………
4.5.1 燃氣發生器主要尺寸和燃燒室壓力p ˇr 的確定 165……………
4.5.2 裝藥設計 166………………………………………………
4.5.3 影響燃氣發生器工作的因素 169……………………………
4.5.4 燃氣發生器的噴管設計 173…………………………………
4.6 非壅塞式燃氣發生器設計 176………………………………
4.7 貧氧推進劑熱力計算的近似估算方法 178…………………
4.7.1 推進劑的熱值理論空氣量和密度 179………………………
4.7.2 推進劑的假定化學式 181……………………………………
4.7.3 發生器燃燒室中燃氣成分的估算 182…………………………
4.7.4 貧氧推進劑總焓的計算 185…………………………………
4.7.5 燃燒產物總焓的計算 185……………………………………
4.7.6 貧氧推進劑的爆熱反算燃燒溫度 186…………………………
4.7.7 燃燒產物的其他熱力參數 187………………………………
4.7.8 燃氣發生器噴管出口參數的計算 190…………………………
第5章 固體火箭衝壓發動機助推補燃室 192………………………
5.1 助推補燃室設計目標 192……………………………………
5.2 引射摻混段中氣體的流動過程 194…………………………
5.3 引射摻混段氣流的損失 196…………………………………
5.4 引射摻混段出口氣流參數的確定 198………………………
5.5 壓縮比π及其主要的影響參數 201…………………………
5.5.1 摻混段進口截面上空氣流速λ K 的影響 202…………………
5.5.2 燃氣發生器噴管出口總壓比p ˇr /p ˇK 對壓縮比π的影響 203…
5.5.3 燃氣發生器噴管出口氣流膨脹對壓縮比π的影響 203……
5.5.4 引射摻混段出口混合氣流速度λ mx 對壓縮比π的影響 204…
5.6 等截面補燃段中加熱過程的流體動力學 205……………
5.7 補燃段的總壓損失 209……………………………………
5.7.1 流動損失 210……………………………………………
5.7.2 加熱損失 211……………………………………………
5.8 補燃段中燃料的燃燒過程 212……………………………
5.8.1 金屬燃料的燃燒 213……………………………………
5.8.2 碳氫燃料的燃燒 220……………………………………
5.9 補燃段出口氣流參數的確定 220…………………………
5.10 助推補燃室臨界工作狀態的流量特性 223………………
5.10.1 第一種臨界工作狀態 223………………………………
5.10.2 第二種臨界工作狀態 225………………………………
5.10.3 第三種臨界工作狀態 226………………………………
5.11 助推補燃室與其他部件的共同工作 227…………………
5.11.1 助推補燃室和進氣道的協同工作 227……………………
5.11.2 助推補燃室與尾噴管的協同工作 229……………………
5.12 無噴管助推器 230…………………………………………
5.12.1 一維非定常內彈道 233…………………………………
5.12.2 一維準定常內彈道 244…………………………………
5.12.3 零維內彈道 248…………………………………………
第6章 固體火箭衝壓發動機尾噴管 253…………………………
6.1 固體火箭衝壓發動機尾噴管的特點 253…………………
6.2 尾噴管工作對發動機推力的影響 256……………………
6.2.1 噴管衝量損失與發動機推力損失的關係 256………………
6.2.2 噴管出口截面的氣流總衝量和富裕衝量 257………………
6.2.3 尾噴管中的推力損失(總衝量損失) 259……………………
6.2.4 最大推力條件與噴管工況 266……………………………
6.3 尾噴管流量特性 268……………………………………
6.4 兩相流動效應 270…………………………………………
6.4.1 兩相流動效應的一般概念 271……………………………
6.4.2 噴管內兩相平衡流動 272…………………………………
6.4.3 噴管內速度滯後與溫度滯後為極大值時的兩相流動 278……
6.4.4 兩相效應對噴管型面設計的影響 279……………………
6.5 尾噴管的設計 280…………………………………………
6.5.1 噴管的計算 280…………………………………………
6.5.2 錐形噴管的設計 282……………………………………
6.5.3 特型噴管的設計 286……………………………………
第7章 固體火箭衝壓發動機內彈道性能計算 289………………
7.1 固體火箭衝壓發動機內彈道計算的任務 289……………
7.2 固體火箭衝壓發動機性能指標表示形式 291……………
7.2.1 基本假設 291……………………………………………
7.2.2 基本性能參數 293………………………………………
7.3 內彈道計算 296……………………………………………
7.3.1 軸對稱頭部進氣的內彈道計算 296………………………
7.3.2 側旁進氣內彈道計算 305…………………………………
7.4 參數的選擇 312……………………………………………
7.4.1 進氣道總壓恢復係數σ in 的影響 312………………………
7.4.2 進氣道流量係數Φ H 的影響 313…………………………
7.4.3 速度係數λ 2 的影響 313…………………………………
7.4.4 餘氣係數α的影響(對加熱比的影響) 317…………………
7.4.5 燃氣發生器壓力比p r 的影響 319…………………………
7.4.6 發動機的臨界檢驗 319……………………………………
第8章 固體火箭衝壓組合發動機彈道特性 322…………………
8.1 概述 322……………………………………………………
8.2 固體火箭衝壓組合發動機的特性 323……………………
8.2.1 速度特性 323……………………………………………
8.2.2 高度特性 328……………………………………………
8.2.3 綜合特性 331……………………………………………
8.3 固體火箭衝壓組合發動機特性的計算 334………………
8.3.1 假設條件 334……………………………………………
8.3.2 特性計算的已知條件和原始參數 335……………………
8.3.3 特性計算步驟 335………………………………………
8.4 一體化內外彈道聯合計算 337……………………………
第9章 流動過程數值分析 344……………………………………
9.1 補燃室摻混反應流場數值計算 344………………………
9.1.1 補燃室數值計算的現狀 344………………………………
9.1.2 湍流反應流場的計算模型 346……………………………
9.1.3 湍流兩相燃燒模型 357……………………………………
9.1.4 多相湍流反應流動的數值解法 364………………………
9.1.5 套用舉例 365……………………………………………
9.2 進氣道數值分析 373………………………………………
9.2.1 控制方程 373……………………………………………
9.2.2 湍流模型 376……………………………………………
9.2.3 湍流的壁面處理 377……………………………………
9.2.4 離散方法 379……………………………………………
9.2.5 邊界條件的處理 381……………………………………
9.2.6 算例分析 382……………………………………………
第10章 固體火箭衝壓組合發動機試驗技術 389………………
10.1 概述 389……………………………………………………
10.2 發動機的試驗類型及試驗系統 391………………………
10.2.1 飛行試驗 391……………………………………………
10.2.2 地面模擬試驗 392………………………………………
10.3 自由射流式試驗的模擬技術 398…………………………
10.3.1 進口模擬 399……………………………………………
10.3.2 出口模擬 404……………………………………………
10.4 直聯式試驗技術 406………………………………………
10.4.1 試驗系統 406……………………………………………
10.4.2 測量參數 407……………………………………………
10.4.3 進氣模擬 411……………………………………………
10.4.4 試驗數據處理 414………………………………………
第11章 固體火箭衝壓組合發動機一體化設計 417……………
11.1 發動機總體設計 417………………………………………
11.1.1 任務分析 418……………………………………………
11.1.2 空氣進氣系統的選擇 422………………………………
11.1.3 貧氧推進劑的選擇 424…………………………………
11.1.4 發動機結構方案設計 428………………………………
11.1.5 總體設計參數選擇與質量估算 432………………………
11.1.6 發動機設計計算和總體方案綜合評定 438………………
11.2 燃氣發生器設計 440………………………………………
11.2.1 推進劑配方 441…………………………………………
11.2.2 設計參數的選擇 442……………………………………
11.2.3 燃氣發生器流量調節方案 444……………………………
11.3 助推補燃室設計 447………………………………………
11.3.1 補燃室設計 447…………………………………………
11.3.2 助推器裝藥設計 455……………………………………
11.4 進氣道設計 458……………………………………………
11.4.1 進氣道內型面的設計 459………………………………
11.4.2 進氣道性能估算 462……………………………………
11.5 組合發動機設計點性能計算 464…………………………
11.6 一體化內外彈道的聯合計算 468…………………………
參考文獻 474…………………………………………………………

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