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第1章　固体火箭发动机概论1

1.1　喷气式推进装置的分类1

1.1.1 吸气式喷气发动机1

1.1.2　火箭发动机2

1.1.3　组合发动机5

1.2　固体火箭发动机的基本结构与工作过程6

1.2.1 固体火箭发动机的基本构造6

1.2.2 固体火箭发动机的工作过程11

1.3　固体火箭发动机的特点11

1.3.1 固体火箭发动机的主要优点11

1.3.2 固体火箭发动机的主要缺点12

1.3.3 固体火箭发动机的改进和发展12

1.4　固体火箭发动机的主要参数和内弹道方程13

1.4.1　推力13

1.4.2　喷气速度14

1.4.3　流率、流率系数和特征速度15

1.4.4　推力系数17

1.4.5　总冲和比冲17

1.4.6 内弹道的基本方程18

1.5　固体火箭发动机的应用22

1.5.1 运载火箭22

1.5.2　航天器23

1.5.3　导弹及其他应用24

参考文献29

第2章　固体推进剂30

2.1　推进剂的分类与组分31

2.1.1　推进剂的分类31

2.1.2　双基推进剂的组分31

2.1.3　复合推进剂的组分34

2.2　固体推进剂的性能38

2.2.1 固体推进剂的能量特性38

2.2.2 固体推进剂的力学性能39

2.2.3 固体推进剂的热性能44

2.3　固体推进剂的老化特性46

2.3.1　双基和改性双基推进剂的老化46

2.3.2　复合推进剂的老化49

2.4　固体推进剂的粘弹特性53

2.4.1 固体推进剂粘弹现象53

2.4.2 固体推进剂的本构方程55

2.4.3 固体推进剂粘弹特性的时间温度效应56

2.5 固体推进剂的累积损伤理论和实验研究57

2.5.1　推进剂累积损伤的基本理论57

2.5.2　基于应力的推进剂累积损伤理论和实验研究57

2.5.3　基于耗散能的推进剂累积损伤理论和实验研究59

参考文献64

第3章　固体火箭发动机装药全寿命载荷历程分析66

3.1 固化降温过程的载荷67

3.1.1 固化降温过程的载荷分析67

3.1.2　热应力应变计算的有限元方程67

3.1.3　计算模型和初始条件、边界条件69

3.1.4　计算结果70

3.2　公路运输中的载荷70

3.2.1　振动模型的建立70

3.2.2　等级路面的非平稳激励74

3.2.3　计算结果实例75

3.3　铁路运输过程中的载荷75

3.3.1　载荷分析75

3.3.2　铁路运输模型76

3.3.3　计算结果实例77

3.4　贮存过程中的载荷78

3.4.1　载荷分析78

3.4.2　不同贮存地区的温度载荷研究78

3.4.3　贮存过程中的应力情况79

3.5　发动机工作过程中的载荷80

3.5.1 燃气压强载荷80

3.5.2　工作过程中的应力应变分析82

参考文献83

第4章　固体火箭发动机寿命评估85

4.1 引言85

4.2　固体火箭发动机的失效模式86

4.2.1　推进剂力学性能下降导致的发动机失效86

4.2.2　推进剂化学性能变化导致的发动机失效87

4.3　发动机设计阶段的寿命评估方法——加速老化法87

4.3.1 高温加速老化法87

4.3.2　交变温度加速老化法88

4.4　发动机服役过程中寿命评估的方法92

4.4.1　老化监测和长期使用寿命分析92

4.4.2　综合试验法94

4.4.3　单台发动机剩余寿命的评估99

参考文献102

第5章　固体火箭发动机的安全特性103

5.1　概述103

5.2　固体火箭发动机危险性表征和主要激励103

5.2.1 固体推进剂的反应形式103

5.2.2 固体火箭发动机的危险性表征105

5.2.3　主要激励105

5.3　固体推进剂的引爆理论和感度105

5.3.1 热爆炸理论和热感度106

5.3.2　冲击起爆机理和机械感度109

5.3.3 冲击波起爆机理和冲击波感度113

5.3.4　静电火花感度114

5.4　破坏效应115

5.4.1 冲击波破坏效应116

5.4.2　爆炸破片破坏效应117

5.4.3　热辐射效应119

5.5　发动机危险等级和评定120

5.5.1　发动机危险等级的分类标准120

5.5.2　发动机危险等级的评定方法123

5.5.3　发动机易损性考核124

5.6　提高固体火箭发动机使用安全性能的途径124

5.6.1　发动机安全性设计125

5.6.2　发动机的安全使用125

参考文献127

第6章　装药缺陷及其危害性分析129

6.1　装药常见缺陷及其在发动机工作过程中的理化现象129

6.1.1 固体火箭发动机装药中的常见缺陷129

6.1.2　裂纹在发动机工作中可能历经的相关过程130

6.2　装药裂纹腔中火焰的传播和燃烧过程131

6.2.1 火焰传入裂纹腔条件的确定131

6.2.2　裂纹腔内火焰传播和燃烧过程的试验研究132

6.2.3　固体火箭发动机裂纹腔内火焰传播和燃烧过程的理论研究134

6.2.4 固体火箭发动机裂纹腔内火焰传播和燃烧过程的数值仿真137

6.2.5　仿真结果与试验结果的比较和裂纹危害性分析139

6.3　燃烧条件下裂纹扩展的过程141

6.3.1 裂纹扩展的试验研究141

6.3.2　裂纹扩展过程的理论研究149

6.3.3　三维裂纹的扩展判据155

6.4　装药缺陷危险性判定的程序157

6.5　复合推进剂缺陷形成和发展的细观机理159

6.5.1　概述159

6.5.2　单元细观机理模型161

6.5.3　细观损伤机理162

参考文献163

第7章　固体火箭发动机的无损检测165

7.1　无损检测设备165

7.1.1 工业内窥镜165

7.1.2　声学检测设备167

7.1.3　机动式射线照相检测设备169

7.1.4 工业CT检测系统171

7.2　无损检测方法177

7.2.1 概述177

7.2.2　脱粘面检测178

7.2.3　裂纹和气孔检测180

7.2.4　缺陷测量与质量评定181

7.2.5　安全与防护183

7.3　健康监测技术与应用184

7.3.1 固体火箭发动机健康监测技术的发展和现状185

7.3.2 固体火箭发动机健康监测技术发展面临的问题186

7.3.3 固体火箭发动机健康监测系统186

参考文献188

第8章　固体火箭发动机试验190

8.1　概述190

8.2　贮存过程中的发动机状态试验190

8.2.1　零部件功能试验190

8.2.2　发动机解剖试验192

8.3　地面点火试验197

8.3.1　试验目的和要求197

8.3.2　试验基础平台和试车架197

8.3.3　测试系统206

8.3.4　试验数据的处理209

8.3.5　试验安全技术212

8.4　飞行试验213

8.4.1 飞行前发动机检查和状态认定213

8.4.2　飞行中发动机参数的测量214

参考文献216

第9章　固体火箭发动机维护和修理217

9.1　概述217

9.1.1 固体火箭发动机维护和修理的意义217

9.1.2 固体火箭发动机设计和生产过程中对维修性的一般要求217

9.1.3 固体火箭发动机使用过程中对维修性的一般要求218

9.1.4 固体火箭发动机维修级别划分和任务的分配220

9.2　固体火箭发动机的维护220

9.2.1 固体火箭发动机的一般维护220

9.2.2　典型固体火箭发动机的维护222

9.3 固体火箭发动机装药缺陷的修理225

9.3.1 固体火箭发动机装药缺陷的修理程序225

9.3.2 固体火箭发动机装药裂纹的修理226

9.3.3 固体火箭发动机装药脱粘的修理232

9.3.4 固体火箭发动机装药修复的性能评定234

参考文献237