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第1章 绪论1

1.1 推力室的工作过程3

1.1.1 推进剂组元的雾化4

1.1.2 推进剂组元的混合5

1.1.3 推进剂组元的传热5

1.1.4 推进剂组元的燃烧6

1.2 推力室内的气动热力过程计算7

1.2.1 推力室气动基本方程7

1.2.2 推力室通道内等熵流动基本关系式9

1.3 推力室的主要参数11

1.3.1 推力11

1.3.2 比冲12

1.3.3 特征速度13

1.3.4 燃烧室冲量效率14

1.3.5 推力系数15

1.3.6 喷管冲量效率16

1.3.7 推力室效率16

1.3.8 组元混合比17

1.4 推力室的流量特性20

1.4.1 理论流量特性21

1.4.2 实际流量特性23

1.5 推力室的高度特性24

1.5.1 理论高度特性24

1.5.2 实际高度特性27

1.6 液体推进剂27

1.6.1 液体推进剂的分类27

1.6.2 液体推进剂的选择29

1.7 推力室的研制要求及设计内容29

习题30

第2章 推力室头部结构31

2.1 推力室头部结构概述32

2.2 推力室头部集液腔34

2.3 液体推进剂组元推力室头部结构35

2.3.1 采用离心式喷嘴的头部结构35

2.3.2 采用直流式喷嘴的头部结构39

2.4 气／液推进剂组元推力室头部结构45

2.5 典型推进剂组元推力室头部结构52

2.5.1 氢／氧发动机推力室头部结构52

2.5.2 液氧／煤油发动机推力室头部结构56

2.6 推力室头部的其他结构59

2.6.1 三组元推力室头部59

2.6.2 涡流式推力室头部60

2.6.3 圆柱式推力室头部60

2.6.4 带隔板和声腔的推力室头部61

2.6.5 可调节发动机推力室头部62

2.7 推力室头部的强度计算63

2.7.1 喷注器底板的强度计算65

2.7.2 头部外底的强度计算70

2.8 推力室头部的设计要求及研制过程71

2.8.1 推力室头部的设计要求71

2.8.2 推力室头部的研制过程72

习题73

第3章 喷注器喷嘴排列设计74

3.1 喷注面75

3.1.1 喷注面的基本形式75

3.1.2 喷注面的种类76

3.2 喷注单元的基本类型77

3.2.1 非撞击式喷注单元80

3.2.2 互击式喷注单元81

3.2.3 自击式喷注单元83

3.2.4 其他形式的喷注单元85

3.2.5 可节流式喷注单元86

3.2.6 喷注单元的发展趋势88

3.3 喷嘴数量及排列方式90

3.3.1 喷嘴数量的确定90

3.3.2 喷嘴的常见排列方式91

3.4 喷嘴排列的设计要求93

3.4.1 性能要求93

3.4.2 燃烧稳定性要求95

3.4.3 冷却要求100

3.4.4 工艺要求103

3.5 喷注器的性能计算105

3.5.1 推进剂组元的掺混106

3.5.2 头部附近推进剂组元分布的计算108

3.5.3 燃烧室近壁区推进剂组元分布的计算114

3.5.4 推进剂组元混合比的几何计算法117

3.5.5 喷注器冲量效率的计算方法118

3.6 喷注器的典型研制案例121

3.6.1 YF—1火箭发动机喷注器研制121

3.6.2 FY—20火箭发动机喷注器研制123

3.6.3 RD—0110火箭发动机喷注器研制125

3.7 喷注器喷嘴排列设计的主要程序和内容129

习题130

第4章 喷嘴设计131

4.1 单组元液体直流喷嘴的理论和设计计算131

4.1.1 液体直流喷嘴的流量特性132

4.1.2 液体直流喷嘴内的流动状况133

4.1.3 液体直流喷嘴流量系数的确定方法134

4.1.4 液体直流喷嘴水力损失系数计算135

4.1.5 液体直流喷嘴流量系数的其他影响因素138

4.1.6 液体直流喷嘴的设计计算过程141

4.2 单组元气体直流喷嘴的理论和设计计算143

4.2.1 气体直流喷嘴的流量特性143

4.2.2 气体直流喷嘴的设计计算过程145

4.3 撞击式喷嘴的理论和设计计算147

4.3.1 撞击式喷嘴的雾化特性147

4.3.2 撞击式喷嘴的设计计算151

4.4 气／液直流喷嘴的设计计算155

4.5 单组元液体离心喷嘴的理论和设计计算161

4.5.1 单组元液体离心喷嘴的理论简述162

4.5.2 液体粘性对离心喷嘴工作的影响167

4.5.3 离心喷嘴的设计计算程序169

4.5.4 根据模型实验数据的离心喷嘴设计计算171

4.5.5 离心喷嘴的其他影响因素174

4 6 双组元外混合离心喷嘴的理论和设计计算176

4.6.1 双组元外混合离心喷嘴的结构特点177

4.6.2 双组元外混合离心喷嘴的设计计算180

4.7 双组元内混合离心喷嘴的理论和设计计算181

4.7.1 双组元内混合离心喷嘴的结构特点181

4.7.2 双组元内混合离心喷嘴的设计计算183

习题188

第5章 燃烧不稳定性189

5.1 燃烧不稳定性概述189

5.2 低频不稳定燃烧191

5.3 中频不稳定燃烧193

5.3.1 中频流量型振荡燃烧与低频、高频的主要区别196

5.3.2 影响中频流量型振荡的主要因素197

5.3.3 减小中频流量型振荡的措施198

5.4 高频不稳定燃烧200

5.4.1 高频不稳定燃烧的计算理论200

5.4.2 高频不稳定燃烧振型和频率的声学理论分析204

5.4.3 高频不稳定燃烧产生的机理212

5.4.4 影响高频不稳定燃烧的因素215

5.4.5 防止高频不稳定燃烧的措施216

5.5 发动机不稳定燃烧研究案例224

5.5.1 液氧／煤油发动机不稳定燃烧224

5.5.2 液氢／液氧发动机不稳定燃烧231

5.5.3 可贮存双组元推进剂火箭发动机不稳定燃烧234

5.6 高频不稳定燃烧试验235

5.6.1 高频不稳定燃烧试验使用的模拟燃烧室236

5.6.2 发动机燃烧稳定性的鉴定方法237

习题238

第6章 燃烧室设计240

6.1 燃烧室内工作过程的综合特性参数及性能评估240

6.1.1 燃烧室内工作过程的综合特性参数240

6.1.2 燃烧室内工作过程的性能评估244

6.2 燃烧室几何形状的选择245

6.3 圆筒形燃烧室直径的确定247

6.3.1 燃烧室收缩比247

6.3.2 喷管喉部截面直径249

6.4 圆筒形燃烧室长度的确定250

6.5 圆筒形燃烧室体积的确定251

6.6 圆筒形燃烧室长径比和收缩比的确定253

6.7 燃烧室几何尺寸的另一种设计方法254

6.8 燃烧室强度计算258

6.8.1 燃烧室强度计算工况258

6.8.2 室壁整体强度计算261

6.8.3 室壁局部强度计算267

习题270

第7章 喷管设计272

7.1 喷管的种类272

7.1.1 锥形喷管273

7.1.2 钟形喷管273

7.1.3 可调节钟形喷管276

7.1.4 具有气动边界的喷管278

7.1.5 多喷管方案282

7.2 喷管中的损失284

7.2.1 喷管的进口损失285

7.2.2 喷管的摩擦损失286

7.2.3 喷管出口截面的速度扩散损失287

7.2.4 喷管的其他损失289

7.3 喷管收缩段型面设计292

7.4 锥形喷管型面设计293

7.5 钟形喷管型面构建的基本原理295

7.5.1 理想喷管内的流动过程295

7.5.2 理想喷管的截短和优化298

7.6 钟形喷管型面的近似设计302

7.6.1 钟形喷管的双圆弧型面302

7.6.2 钟形喷管的抛物线型面303

7.7 非设计工况的喷管内流动307

7.8 具有气动自由边界的喷管309

7.8.1 塞式喷管的工作过程310

7.8.2 塞式喷管型面的近似设计313

7.8.3 膨胀-偏转喷管的工作过程319

7.8.4 膨胀-偏转喷管型面的近似设计320

习题322

第8章 推力室热防护及结构设计323

8.1 防止推力室壁面过热的方法323

8.1.1 外冷却324

8.1.2 内冷却328

8.1.3 隔热防护335

8.1.4 烧蚀冷却336

8.2 推力室外冷却传热过程337

8.2.1 燃烧产物对室壁的传热339

8.2.2 通过室壁的传热358

8.2.3 由室壁向冷却剂的传热359

8.2.4 外冷却的设计要求368

8.3 推力室外冷却结构设计372

8.3.1 压坑式结构的冷却通道372

8.3.2 波纹板式结构的冷却通道373

8.3.3 铣槽式结构的冷却通道375

8.3.4 管束式结构的冷却通道377

8.3.5 冷却剂导入推力室冷却通道的流路设计381

8.3.6 冷却剂入口集液器381

8.4 推力室的内冷却结构设计385

8.5 液氢／液氧推力室热防护的典型结构389

习题391

附录A 双圆弧喷管相对长度？的值392

附录B 不同推进剂组合的S值398

参考文献405