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第一章 绪论1

1.1火箭发动机概述1

1.2固体火箭发动机发展简史3

1.3固体火箭发动机的基本组成和工作过程4

1.4固体火箭发动机的特点6

一、固体火箭发动机的主要优点6

二、固体火箭发动机的主要缺点6

1.5固体火箭发动机的应用范围7

一、是各种军用火箭弹和导弹的动力装置7

二、在宇宙航行中的应用不断增加7

三、是飞行器上面级发动机的首选动力装置8

四、是各种飞行器辅助发动机的首选动力装置8

五、有广阔的民用前景9

1.6固体火箭发动机技术的发展动向9

一、固体火箭发动机设计技术的发展9

二、固体推进剂的发展11

三、发动机可控能力的改善12

四、发动机燃烧理论与诊断技术的发展13

五、发动机计算机辅助设计与仿真技术的发展14

习题15

第二章 固体火箭发动机的主要性能参数16

2.1推力与喷气速度16

一、推力16

二、喷气速度20

三、有关推力的讨论21

2.2喷管质量流率与特征速度22

一、喷管质量流率22

二、特征速度24

2.3推力系数25

一、推力系数25

二、喷管面积比Ae/At与压强比Pe/Pc26

三、CF与Ae/At及Pa/Pc的关系29

2.4最大推力34

2.5发动机的高度特性38

2.6总冲和比冲41

一、总冲41

二、比冲42

2.7发动机性能参数的实际值45

2.8发动机设计质量系数47

2.9发动机及推进剂的性能对火箭飞行器性能的影响48

一、火箭飞行器的运动方程48

二、火箭飞行器的性能参数和质量参数50

三、发动机及推进剂的性能对火箭飞行器性能的影响50

习题52

第三章 固体推进剂54

3.1概述54

3.2双基推进剂56

一、组成56

二、制造工艺59

3.3复合推进剂62

一、组成62

二、制造工艺66

3.4改性双基推进剂68

3.5其它固体推进剂68

一、燃气发生剂68

二、富燃推进剂69

三、膏体推进剂69

四、NEPE推进剂69

五、四组元推进剂70

3.6固体推进剂的性能70

一、能量特性70

二、力学性能71

三、燃烧特性71

四、贮存安定性72

五、安全性能72

六、经济性能73

七、工艺性能73

八、低特征信号性能73

3.7固体推进剂发展特点73

习题75

第四章 固体火箭发动机燃烧室的热力计算76

4.1燃烧室热力计算的理论基础76

一、发动机热力计算的任务76

二、燃烧室热力计算的理论模型76

三、推进剂总焓77

四、固体推进剂的假定化学式79

4.2燃烧室热力计算的控制方程组83

一、质量守恒方程84

二、化学平衡方程85

三、能量守恒方程92

四、燃烧室热力计算的一般步骤92

4.3计算平衡组分的化学平衡常数法94

4.4计算平衡组分的最小吉布斯自由能法101

一、目标函数——系统的吉布斯自由能方程101

二、求解条件极值问题的拉格朗日乘数法102

三、方程组的线性化及其求解103

4.5计算平衡组分的布林克莱法106

一、组分的组成方程106

二、质量方程112

三、化学平衡方程113

四、布林克莱法求燃烧产物平衡组分114

4.6绝热燃烧温度及燃烧产物特性参数计算120

一、绝热燃烧温度120

二、燃烧产物的热力学性质122

三、燃烧产物的熵125

四、燃烧产物的输运性质126

4.7特征速度与燃烧室中的性能损失132

一、理论特征速度132

二、实际特征速度与燃烧室中的性能损失133

4.8热力学数据库使用介绍134

4.9典型热力计算软件介绍137

一、CHEMKIN137

二、CEA139

三、Canters142

习题143

第五章 固体火箭发动机喷管流动分析及计算145

5.1喷管流动过程分析145

一、喷管流动过程中的化学平衡问题145

二、喷管流动过程中的燃气内能平衡问题146

三、喷管流动过程中的两相流问题148

5.2喷管流动过程热力计算模型及典型流动计算152

一、热力计算的任务及计算已知条件152

二、热力计算模型152

三、典型的流动计算153

5.3发动机理论性能参数计算161

一、发动机理论性能参数计算161

二、发动机理论性能参数的影响因素分析164

5.4喷管中的实际流动过程与损失168

5.5喷管两相不平衡流动损失170

一、一维两相流动分析170

二、表征两相不平衡性的特征参数173

三、影响两相不平衡损失的因素175

四、凝相颗粒尺寸分布特性的变化176

五、两相流对喷管型面设计的影响177

5.6喷管中的附面层损失178

一、喷管内附面层的基本概念178

二、附面层损失计算179

5.7喷管中的单相非化学平衡流动及化学不平衡损失185

一、喷管内单相非化学平衡流动的控制方程组185

二、喷管内非化学平衡流动的计算方案186

三、化学不平衡损失187

5.8喷管中的非轴向损失188

一、锥形喷管的非轴向损失188

二、短特型喷管的非轴向损失189

5.9发动机中的其它损失191

一、能量不平衡流动损失191

二、喷管潜入损失191

三、喷管收敛段的动量损失191

四、燃烧不完全损失192

五、燃烧室壁面散热损失192

六、喷管喉部烧蚀损失192

七、喷管型面畸变损失193

5.10不变喷管在非设计状态下的工作193

一、喷管在不同状态下的喷气流谱分析193

二、过膨胀工作状态下的喷管流动195

三、喷管有气流分离的过膨胀工作状态下的发动机推力198

5.11长尾管内的流动过程198

一、长尾管中燃气流动的基本规律198

二、长尾管的计算200

三、长尾管对发动机性能参数的影响202

习题202

第六章 固体火箭发动机中的燃烧204

6.1概述204

一、对固体推进剂燃烧过程的要求204

二、固体推进剂燃烧过程的研究205

三、燃速207

四、装药燃烧表面的变化208

6.2双基推进剂的燃烧过程210

一、双基推进剂的多阶段模型211

二、燃烧室压强对双基推进剂燃烧的影响215

6.3过氯酸铵（AP）复合推进剂的燃烧过程216

6.4改性双基推进剂燃烧过程的特点223

6.5燃速与压强的关系224

一、现象与机理224

二、燃速的实验测定226

三、双基推进剂的燃速特性229

四、AP复合推进剂的燃速特性230

6.6燃速与推进剂初温的关系233

一、现象和机理233

二、燃速的温度敏感系数234

6.7侵蚀燃烧236

一、现象236

二、侵蚀燃烧的基本规律237

三、机理分析240

四、侵蚀燃烧的实验方法242

6.8其它工作条件对燃速的影响244

一、加速度作用244

二、燃烧产物的热辐射246

三、压强变化率247

四、推进剂的应变247

6.9燃速的调节与控制247

一、混合比247

二、颗粒尺寸248

三、燃速调节剂249

四、工艺过程的影响249

五、加金属丝提高燃速249

6.10固体火箭发动机中的不稳定燃烧251

一、概念及内涵251

二、燃烧不稳定机理253

三、不稳定燃烧的影响因素254

四、线性稳定性预测理论257

五、喘息燃烧和L不稳定259

习题261

第七章 固体火箭发动机内弹道学263

7.1概述263

一、内弹道学的含义263

二、燃烧室压强的重要性263

三、固体火箭发动机燃烧室压强的变化264

7.2零维内弹道学及等燃面装药发动机工作压强计算266

一、零维内弹道学基本方程266

二、等燃面装药发动机工作压强计算268

7.3零维变燃面装药发动机工作压强计算278

一、基本方程的变换278

二、零维变燃面装药发动机工作段压强的计算280

7.4固体火箭发动机点火过程及压强上升段的计算286

一、点火器286

二、固体火箭发动机的点火起动过程287

三、点火起动段压强建立过程的工程计算288

四、压强建立过程中瞬变压强的变化特征290

7.5固体火箭发动机熄火过程及压强下降段的计算291

一、熄火过程概述291

二、压强下降段的计算293

7.6一维侧面燃烧装药发动机内弹道学297

一、侧面燃烧装药通道中燃气流动与燃烧的特点297

二、一维侧面燃烧装药发动机内弹道计算的基本方程298

三、一维非定常基本方程组简化为准定常方程组的条件301

四、绝能流动条件下的一维准定常控制方程组303

7.7一维等截面通道装药发动机内弹道学304

一、基本假设304

二、基本方程304

三、燃气参数与速度系数λ的关系305

四、速度系数（λ）与通道计算截面位置（x）的关系306

五、考虑装药通道中燃气流动情况下燃烧室头部压强P1的计算及讨论311

7.8一维侧面燃烧装药发动机内弹道的数值求解319

一、控制方程组的整理319

二、微分方程的边界条件320

三、选定燃烧室头部压强Pi321

四、迭代计算322

7.9固体火箭发动机内弹道计算的某些特殊问题325

一、单室双推力发动机过渡段的压强计算325

二、喷管喉部烧蚀对内弹道特性的影响330

三、压强计算中关于装药变形的考虑333

四、旋转发动机平衡压强的计算334

习题336

附录339

附录1化学平衡常数表339

附录2某些物质的标准生成焓H 298343

附录3某些燃烧产物的总焓（cal/mol）344

附录4某些燃烧产物的定压比热（cal/ （mcl·K））349

附录5某些燃烧产物在一个物理大气压下的熵S 0 i（cal/ （mol· K））354

附录6绝热指数κ的函数表359

附录7 （Pc/Pe）l k值360

附录8常用气体分子的碰撞直径σ及ε/κ0362

附录9确定分子碰撞直径σ及ε/κ0的近似方法364

附录10碰撞积分Ω μ的值365

附录11气动函数表366

附录12主要符号374

参考文献377