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第1章 分类 1

1.1通管喷气推进 2

1.2火箭推进 4

1.2.1化学火箭推进 4

1.2.2通管喷气发动机与火箭发动机的组合 7

1.2.3核火箭发动机 8

1.2.4电火箭推进 9

1.2.5其他火箭推进方案 10

1.2.6火箭推进国际成果 11

1.3火箭推进的应用 11

1.3.1运载火箭 12

1.3.2航天器 16

1.3.3军事及其他应用 18

第2章 定义和基本原理 22

2.1定义 22

2.2推力 26

2.3排气速度 27

2.4能量和效率 28

2.5复合推进系统 30

2.6典型性能值 31

2.7可变推力 32

第3章 喷管理论与热力学关系 37

3.1理想火箭推进系统 37

3.2热力学关系式概述 38

3.3喷管内部等熵流动 41

3.3.1速度 41

3.3.2喷管流动和喉部条件 45

3.3.3推力与推力系数 48

3.3.4特征速度与比冲 51

3.3.5欠膨胀与过膨胀喷管 52

3.3.6燃烧室几何形状的影响 57

3.4喷管构型 57

3.4.1锥形和钟形喷管 58

3.5实际喷管 64

3.5.1边界层 65

3.5.2多相流 65

3.5.3其他现象与损失 67

3.5.4性能修正系数 67

3.6四种性能参数 70

3.7喷管对准 71

第4章 飞行性能 78

4.1无重力、无阻力空间飞行 78

4.2作用在大气层内飞行器上的力 81

4.3基本运动关系式 83

4.4空间飞行 88

4.4.1椭圆轨道 90

4.4.2深空飞行 92

4.4.3轨道摄动 94

4.4.4任务速度 96

4.5机动飞行 99

4.5.1反作用控制系统 101

4.6推进系统对飞行器性能的影响 103

4.7飞行器 104

4.7.1多级飞行器 105

4.7.2级间分离 106

4.7.3运载火箭 109

4.8军事导弹 110

4.9飞行稳定性 113

第5章 化学火箭推进剂性能分析 119

5.1背景和基础 120

5.2燃烧室或发动机状态分析 124

5.3喷嘴膨胀过程分析 128

5.4计算机辅助分析 130

5.5热化学计算结果 131

第6章 液体推进剂火箭发动机基础 146

6.1推进剂的类型 149

6.2推进剂贮箱 150

6.3推进剂供给系统 155

6.4气压供给系统 157

6.5贮箱增压 164

6.5.1影响挤压气体质量的因素 165

6.5.2压缩气体质量的简化分析 166

6.6泵压式供应系统及发动机循环 167

6.7用于机动、轨道修正或姿态控制的火箭发动机 176

6.8发动机系列 179

6.9阀门和管路 182

6.10发动机支撑结构 184

第7章 液体推进剂 189

7.1推进剂物性 193

7.1.1经济因素 193

7.1.2推进剂性能 193

7.1.3一般的物理危害 194

7.1.4理想物理性能 195

7.1.5点火、燃烧和火焰特性 196

7.1.6推进剂物性的变化和规范 197

7.1.7添加剂 197

7.2液体氧化剂 197

7.2.1液氧 197

7.2.2过氧化氢 198

7.2.3 硝酸 198

7.2.4四氧化二氮 199

7.2.5一氧化二氮 199

7.2.6氧化剂清洗过程 200

7.3液体燃料 200

7.3.1烃类燃料 200

7.3.2液氢 201

7.3.3肼 202

7.3.4偏二甲肼 202

7.3.5一甲基肼 203

7.4液体单组元推进剂 203

7.4.1单元肼 203

7.5气体推进剂 204

7.6安全性和环保问题 205

第8章 推力室 209

8.1喷注器 214

8.1.1喷注器流动特性 218

8.1.2影响喷注器特性的因素 220

8.2燃烧室和喷管 221

8.2.1燃烧室的容积与形状 221

8.2.2传热分布 223

8.2.3推力室冷却 224

8.2.4冷却通道的液压损失 229

8.2.5推力室室壁载荷和应力 229

8.3小推力火箭发动机推力室或推进器 232

8.4材料和制造 235

8.5传热分析 240

8.5.1稳态传热一般关系式 241

8.5.2瞬态传热分析 244

8.5.3向冷却夹套液体的稳态传热 245

8.5.4辐射 248

8.6起动和点火 249

8.7推力室的使用寿命 251

8.8随机变化的推力 252

8.9推力室设计分析举例 253

8.9.1基本参数的确定 253

8.9.2级的质量和推力 255

8.9.3推进剂流量和推力室尺寸 256

8.9.4传热 257

8.9.5喷注器设计 259

8.9.6点火 260

8.9.7布局图、质量、流量和压降 260

第9章 液体推进剂燃烧及其稳定性 267

9.1燃烧过程 267

9.1.1喷注／雾化区 268

9.1.2快速燃烧区 269

9.1.3流管燃烧区 269

9.2分析与模拟 270

9.3燃烧不稳定性 270

9.3.1评定技术 276

9.3.2不稳定燃烧的控制 277

第10章 涡轮泵及其气体供给 283

10.1概述 283

10.2典型涡轮泵简介 283

10.3涡轮泵布局的选取 287

10.4流量、轴转速、功率和压力平衡 291

10.5泵 293

10.5.1分类和概述 293

10.5.2泵参数 294

10.5.3推进剂的影响 298

10.6涡轮 299

10.6.1分类和概述 299

10.6.2涡轮性能和设计考虑 301

10.7涡轮泵初步设计方法 302

10.8燃气发生器和预燃室 304

第11章 发动机系统、控制与总装 309

11.1推进剂预算 309

11.2整个或多个火箭推进系统的性能 311

11.3发动机设计 312

11.4发动机控制 319

11.4.1发动机起动和推力上升的控制 320

11.4.2样机的起动和关机顺序 322

11.4.3自动控制 324

11.4.4计算机控制 326

11.5发动机系统调整 327

11.5.1火箭发动机健康监测系统 331

11.6系统集成和发动机优化 332

第12章 固体推进剂火箭发动机基础 336

12.1基本关系和推进剂燃速 343

12.1.1质量流量关系 345

12.1.2燃速与压强的关系 346

12.1.3燃速与温度的关系 348

12.1.4可变燃速指数n 350

12.1.5侵蚀燃烧效应 351

12.1.6其他的燃速增强效应 352

12.2其他性能问题 354

12.3推进剂装药和装药形状 358

12.4推进剂装药应力和应变 365

12.4.1材料特性 366

12.4.2结构设计 368

12.5用固体推进剂火箭发动机进行姿态控制和横向机动 373

第 13章 固体推进剂 381

13.1分类 381

13.2推进剂特性 388

13.3危险性 392

13.3.1意外点火 392

13.3.2老化和使用寿命 393

13.3.3壳体超压和失效 393

13.3.4不敏感性 395

13.3.5压力上限 396

13.3.6毒性 396

13.3.7安全准则 396

13.4推进剂组分 397

13.4.1无机氧化剂 401

13.4.2燃烧剂 402

13.4.3黏结剂 402

13.4.4燃速调节剂 402

13.4.5增塑剂 403

13.4.6固化剂或交联剂 403

13.4.7活性黏结剂和增塑剂 403

13.4.8有机氧化剂或炸药 403

13.4.9添加剂 404

13.4.10颗粒尺寸参数 404

13.5其他推进剂类别 406

13.5.1燃气发生器推进剂 406

13.5.2无烟或低烟推进剂 408

13.5.3点火器推进剂 408

13.6衬层、绝热层和包覆层 409

13.7推进剂的加工和制造 411

第14章 固体推进剂的燃烧 419

14.1物理和化学过程 419

14.2点火过程 422

14.3推力终止 424

14.4燃烧不稳定性 424

14.4.1声学不稳定性 425

14.4.2燃烧稳定性的分析模型和仿真 428

14.4.3燃烧不稳定性的评估、改善和设计 428

14.4.4涡脱落不稳定性 430

第15章 固体火箭发动机及组件设计 433

15.1发动机壳体 433

15.1.1金属壳体 436

15.1.2纤维缠绕增强塑料壳体 438

15.2喷管 440

15.2.1分类 440

15.2.2设计和结构 442

15.2.3吸热和喷管材料 445

15.2.4烧蚀材料 449

15.3点火器 450

15.3.1烟火点火器 451

15.3.2发热式点火器 452

15.3.3点火器分析和设计 452

15.4火箭发动机设计方法 454

第16章 固液混合推进剂火箭发动机 461

16.1应用及推进剂 462

16.2内部混合动力发动机弹道 465

16.3性能分析和装药结构 468

16.3.1动力学特性 470

16.4设计实例 471

16.5燃烧不稳定性 475

第17章 电推进 483

17.1理想飞行性能 487

17.2电热推力器 490

17.2.1电阻加热推力器 490

17.2.2电弧加热推力器 493

17.3非热电推力器 496

17.3.1静电装置 496

17.3.2静电推力器的基本关系式 497

17.3.3电磁推进器 502

17.4飞行性能优化 508

17.5任务应用 512

17.6空间电源供应和调节系统 514

17.6.1电源单元 514

17.6.2功率转换装置 516

第18章 推力矢量控制 523

18.1单喷管TVC机构 524

18.2多推力室或多喷管的TVC 533

18.3试验 536

18.4与飞行器的装配 536

第19章 火箭推进系统的选择 539

19.1选择过程 540

19.2选择准则 544

19.3接口 545

第20章 火箭发动机排气羽流 548

20.1羽流外观和流动特性 549

20.1.1辐射的频谱分布 554

20.1.2多喷管羽流 556

20.1.3羽流特征 557

20.1.4飞行器底部形状和回流 557

20.1.5压缩波和膨胀波 557

20.2羽流效应 559

20.2.1烟雾和蒸气尾迹 559

20.2.2毒性 560

20.2.3噪声 560

20.2.4航天器表面污染 561

20.2.5无线电信号衰减 561

20.2.6羽流撞击 562

20.2.7液体推进剂火箭发动机的热传递 562

20.3分析与数值模拟 563

第21章 火箭发动机试验 566

21.1试验类型 566

21.2试验设施和安全措施 567

21.3测试设备和数据管理 573

21.3.1测量系统术语 573

21.3.2试验测量 574

21.3.3健康监测系统 575

21.4飞行试验 576

21.5事故处理程序 576

附录 578

附录1转换因子与常数 578

附录2地球标准大气特性 581

附录3理想化学火箭发动机主要方程汇总 582

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