固体火箭发动机设计PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

固体火箭发动机设计PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 固体推进技术基本概念1

1.2 固体火箭发动机的系统组成2

1.2.1 壳体2

1.2.2 推进剂药柱4

1.2.3 绝热层5

1.2.4 喷管5

1.2.5 点火系统7

1.3 固体火箭发动机设计的任务及一般步骤7

1.3.1 预设计（初步设计）8

1.3.2 详细设计9

1.4 固体火箭发动机的研制阶段11

1.5 固体火箭发动机的基本要求13

1.5.1 技术要求13

1.5.2 生产经济要求14

1.6 世界各国固体火箭发动机发展及关键技术14

1.6.1 现代固体推进技术的发展14

1.6.2 航天运载工具中的固体发动机18

1.6.3 现代固体推进技术的内涵22

1.6.4 固体推进技术的发展前景25

第2章 总体设计26

2.1 总体设计任务26

2.2 发动机结构形式及其选择27

2.2.1 发动机结构形式27

2.2.2 选择发动机结构形式的原则33

2.3 发动机主要设计参数选择34

2.3.1 发动机直径和长径比的选择34

2.3.2 发动机工作压强的选择38

2.3.3 喷管扩张比的选择39

2.4 壳体材料及其选择46

2.4.1 常用的壳体材料46

2.4.2 选择壳体材料的原则49

2.5 固体推进剂的选择50

2.6 药柱形式及其选择54

2.6.1 药柱种类及其特点54

2.6.2 药形的选择原则61

2.7 发动机总体优化设计62

2.7.1 优化准则和目标函数63

2.7.2 能量特性65

2.7.3 质量特性69

2.7.4 设计变量71

2.7.5 约束条件71

2.7.6 优化方法72

2.7.7 参数分析76

思考题79

第3章 药柱设计80

3.1 概述80

3.1.1 评估设计要求83

3.1.2 装药的几个重要性能参数83

3.1.3 几种典型装药总体参数的确定86

3.1.4 选择推进剂90

3.1.5 药柱构型选择和设计90

3.1.6 药柱详细设计91

3.1.7 药柱结构分析91

3.2 二维药柱设计92

3.3 三维药柱设计98

3.3.1 三维药柱燃面计算的解析法98

3.3.2 基于计算机图形学的装药设计98

3.3.3 基于离散方法装药数值计算98

3.4 几种小型发动机用的药柱99

3.4.1 管形药柱设计99

3.4.2 含金属丝端燃药柱108

3.5 基于计算机图形学的装药设计116

3.5.1 三维几何造型技术117

3.5.2 药柱的变量化设计方法原理119

3.5.3 几种常见药柱特征形体定义124

3.6 基于离散方法装药数值计算131

3.6.1 基于最短距离场的装药燃烧几何分析方法131

3.6.2 Level Set方法137

3.7 药柱的制造与验收技术要求141

思考题144

第4章 燃烧室设计145

4.1 概述145

4.2 燃烧室壳体结构146

4.2.1 金属壳体结构147

4.2.2 纤维缠绕壳体结构152

4.3 金属壳体应力分析和强度计算153

4.3.1 壳体承受的载荷153

4.3.2 壳体壁厚估算154

4.3.3 接头尺寸估算155

4.3.4 应力分析155

4.3.5 强度校核156

4.4 金属壳体的爆破压强157

4.5 高强钢的低应力爆破160

4.5.1 断裂韧性概念160

4.5.2 金属壳体的脆性断裂162

4.6 燃烧室壳体的受热与内绝热层设计163

4.6.1 传热简析163

4.6.2 内绝热层厚度的确定164

4.7 复合材料壳体设计169

4.7.1 复合壳体设计任务169

4.7.2 复合材料壳体设计数学模型171

4.7.3 接头设计185

4.7.4 裙部设计188

4.7.5 壳体稳定性分析188

4.8 燃烧室壳体制造和验收技术条件189

4.8.1 一般要求189

4.8.2 金属壳体的焊接和热处理要求190

4.8.3 纤维缠绕室壳体加工要求190

4.8.4 验收要求190

思考题191

第5章 喷管和推力控制装置设计192

5.1 概述192

5.2 喷管的气动设计194

5.2.1 收敛段和喉部196

5.2.2 扩散段197

5.3 喷管的热防护设计202

5.3.1 喷管的热环境202

5.3.2 热防护层厚度估算204

5.3.3 热防护材料204

5.4 喷管的结构设计210

5.4.1 支撑结构210

5.4.2 连接结构211

5.4.3 密封结构212

5.4.4 喷管堵盖结构213

5.4.5 粘接剂和密封剂213

5.4.6 热防护结构213

5.5 喷管分析217

5.5.1 气动热分析217

5.5.2 结构件分析217

5.6 典型结构设计介绍217

5.6.1 调节喷管218

5.6.2 可延伸喷管220

5.7 推力向量控制装置的要求和类型222

5.7.1 推力向量控制装置的基本要求222

5.7.2 推力向量控制装置的分类222

5.7.3 推力向量控制装置的类型选择223

5.8 摆动喷管225

5.8.1 单轴摆动喷管225

5.8.2 柔性喷管227

5.8.3 液浮喷管231

5.8.4 珠承喷管233

5.9 流体二次喷射装置234

5.9.1 液体二次喷射234

5.9.2 气体二次喷射235

5.10 推力终止装置设计236

5.10.1 反喷管推力终止装置设计要求236

5.10.2 确定反喷管的喉径237

5.10.3 反喷管的打开机构240

5.11 喷管分离流动计算241

5.11.1 喷管的工作状态241

5.11.2 流动分离状态243

5.11.3 分离点参数计算245

思题249

第6章 点火与点火装置设计250

6.1 固体火箭发动机的点火250

6.2 点火装置分类与典型结构举例254

6.3 电发火管及其选择257

6.4 点火装置设计260

6.4.1 点火药选择及其要求260

6.4.2 点火药种类260

6.4.3 点火药量的计算262

6.4.4 举例265

6.4.5 点火药盒266

6.4.6 点火装置的保险机构268

6.5 点火发动机270

6.6 点火器计算机辅助设计275

6.6.1 点火时间的计算276

6.6.2 点火药的选择和点火药量的计算276

6.6.3 点火器结构设计279

6.6.4 点火药设计281

6.6.5 点火药质量流率计算283

思考题285

第7章 可靠性工程设计技术286

7.1 基本概念286

7.1.1 可靠性的概念286

7.1.2 可靠性工程设计287

7.1.3 故障和故障模式287

7.1.4 可靠性指标体系288

7.1.5 可靠性定量指标289

7.1.6 可靠性模型292

7.1.7 可靠性分配和可靠性预计293

7.1.8 可靠性工程设计的一般流程294

7.2 发动机总体可靠性设计295

7.2.1 发动机设计需求分析295

7.2.2 研制任务书中的发动机可靠性指标体系300

7.2.3 将第一级可靠性指标体系转换为第二级可靠性指标体系的方法303

7.2.4 发动机研制的输入输出控制311

7.2.5 发动机总体对各部组件的输入输出控制314

7.2.6 控制发动机研制风险的措施317

7.3 发动机部组件可靠性设计319

7.3.1 部组件可靠性计算的一般流程319

7.3.2 发动机部组件质量特性设计320

7.3.3 发动机运输贮存阶段各部组件基本可靠性的可靠性预计方法323

7.3.4 发动机在任务阶段的主要故障模式327

7.3.5 可靠性预计方法333

思考题335

第8章 固体火箭发动机的热力计算336

8.1 固体火箭发动机热力计算理论基础336

8.1.1 固体推进剂的假定化学式336

8.1.2 热力计算基本方程337

8.1.3 燃烧室热力计算的一般步骤342

8.2 燃烧室中平衡组分吉布斯自由能的计算方法342

8.3 热力计算控制方程组345

8.3.1 燃烧室热力计算方程组345

8.3.2 喷管热力计算方程组345

8.4 燃烧产物热力参数及火箭发动机理论性能参数计算346

8.4.1 燃烧产物热力参数计算346

8.4.2 火箭发动机理论性能参数计算347

8.5 热力计算通用计算软件介绍348

8.5.1 程序介绍348

8.5.2 计算算例349

第9章 固体火箭发动机内弹道计算355

9.1 零维内弹道计算355

9.1.1 点火计算模型355

9.1.2 平衡段及拖尾段356

9.1.3 计算方法356

9.1.4 计算公式357

9.1.5 分析讨论359

9.2 双燃速内弹道计算364

9.2.1 双燃速计算内弹道数学模型365

9.2.2 内弹道计算方法374

9.3 一维内弹道计算377

9.3.1 内弹道计算模型377

9.3.2 内弹道计算方法379

9.3.3 算例382

9.4 双燃速一维内弹道计算384

9.5 燃气发生器内弹道计算387

9.5.1 内弹道基本假设387

9.5.2 基本方程387

9.5.3 计算流程389

9.5.4 算例389

9.6 比冲效率计算390

9.6.1 理论比冲计算390

9.6.2 能量损失模型391

第10章 药柱结构完整性分析394

10.1 药柱结构完整性分析原始数据394

10.2 固体推进剂药柱结构完整性初步分析方法399

10.2.1 固体推进剂药柱基本载荷399

10.2.2 药柱应力／应变的解析解400

10.2.3 药柱破坏的判据403

10.2.4 药柱内表面的破坏分析404

10.3 结构完整性仿真计算方法406

10.3.1 仿真软件介绍406

10.3.2 结构完整性仿真计算过程的一般步骤410

10.4 药柱结构完整性分析实例411

10.4.1 完整性任务描述411

10.4.2 发动机有限元模型412

10.4.3 固化降温结构完整性分析414

10.4.4 20℃点火时的结构完整性分析417

10.4.5 —40℃点火时的结构完整性分析418

10.4.6 结构完整性结果分析425

第11章 固体火箭发动机数值模拟方法426

11.1 控制方程426

11.2 计算方法427

11.2.1 不可压流计算方法427

11.2.2 可压流计算方法430

11.2.3 湍流模型436

11.3 数值模拟软件和计算策略介绍437

11.3.1 数值模拟软件介绍437

11.3.2 数值计算的基本策略438

11.4 固体发动机数值模拟应用439

11.4.1 两相流数值模拟和燃烧不稳定大涡模拟439

11.4.2 发动机高过载模拟440

11.4.3 点火瞬态过程441

11.4.4 推进剂燃烧详细计算442

参考文献444