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第1章 绪论 1

1.1航天器推进系统定义与用途 1

1.1.1定义 1

1.1.2用途 1

1.2航天器推进系统分类与特点 2

1.2.1分类 2

1.2.2特点 4

1.3航天器推进系统发展过程 4

1.4飞行环境对航天器推进系统的影响 6

1.4.1运载器发射与飞行环境对航天器推进系统的影响 7

1.4.2地球大气环境对航天器推进系统的影响 7

1.4.3宇宙真空和深黑低温环境对航天器推进系统的影响 8

1.4.4微重力环境对航天器推进系统的影响 9

1.4.5热环境对航天器推进系统的影响 10

1.4.6电磁辐射和宇宙射线环境对航天器推进系统的影响 11

1.4.7宇宙尘埃和空间碎片对航天器推进系统的影响 13

1.5航天器空间飞行对推进系统的需求 14

1.5.1航天器空间飞行轨道速度与能量需求 14

1.5.2航天器轨道摄动对推进系统的需求 19

1.5.3航天器机动飞行对推进装置的需求 24

参考文献 27

第2章 航天器推进系统应用分析 29

2.1航天器推进系统主要任务 29

2.2航天器推进系统应用基本要求 30

2.2.1总体对推进系统的要求 30

2.2.2飞行功能要求 30

2.2.3系统性能要求 31

2.3航天器推进系统比较与选用 32

2.3.1系统比较 32

2.3.2推进剂输送系统及推进剂量确定 39

2.4典型空间推进系统分析 39

2.4.1美国航天飞机推进系统 39

2.4.2美国阿波罗飞船推进系统 46

2.4.3俄罗斯联盟TM号飞船推进系统 50

2.4.4中国神舟飞船推进系统 56

2.4.5典型卫星推进系统 59

2.4.6典型电推进系统 66

参考文献 69

第3章 火箭发动机基本原理 70

3.1推力 70

3.1.1推力室推力公式 70

3.1.2真空推力 72

3.1.3额定推力（又称设计状态推力） 72

3.1.4地面推力 72

3.2冲量与比冲 73

3.2.1冲量 73

3.2.2比冲 73

3.2.3后效冲量 74

3.3混合比 74

3.4火箭发动机推力室燃气流动过程数值分析模型 76

3.4.1燃烧室内燃气流动过程数学模型 76

3.4.2推进剂燃烧产物的热力参数计算模型 84

参考文献 91

第4章 空间发动机喷管理论 92

4.1喷管作用与分类 92

4.1.1喷管的作用 92

4.1.2喷管分类 92

4.2喷管理论基础 93

4.2.1管道横截面变化对燃气参数的影响 93

4.2.2喷管临界截面处气流参数 96

4.2.3火箭发动机喷管排气速度 97

4.2.4流量公式与特征速度 99

4.2.5推力系数 100

4.2.6喷管面积比 102

4.2.7火箭飞行高度对喷管流动过程的影响 103

4.2.8喷管出口燃气压力确定 106

4.3喷管分离流参数计算 107

4.3.1气流分离总压损失 107

4.3.2气流分离面位置确定 109

4.4喷管地-空推力系数估算 111

4.4.1换算方法的基本思想 111

4.4.2模型发动机的选择原则 111

4.4.3模型发动机推力室真空推力系数 112

4.4.4实际发动机推力室的真空推力系数 112

4.5考虑多种损失的低推力大面积比喷管推力系数近似计算方法 113

4.5.1影响低推力大面积比喷管推力系数的因素 113

4.5.2近似计算方法 114

4.6高度补偿喷管 118

4.6.1塞式高度补偿喷管方案 118

4.6.2气动塞式高度补偿喷管飞行工作特性 122

4.6.3气动塞式喷管性能预示模型 123

4.7高空羽流 130

4.7.1高空羽流流动特性及效应 130

4.7.2高空羽流流场数值模拟方法简介 132

参考文献 136

第5章 空间液体火箭发动机 138

5.1特点与分类 138

5.2对空间液体火箭发动机的基本要求 139

5.2.1对喷注器的要求 139

5.2.2对推力室身部的要求 142

5.3几种空间液体火箭发动机推力室 143

5.3.1单组元分解推力室 143

5.3.2双组元推力室 144

5.3.3空间液体火箭发动机喷注器 144

5.3.4直流互击式喷注单元的动量原理 145

5.4液体火箭推进剂 147

5.4.1飞行器对液体火箭推进剂的基本要求 147

5.4.2液体火箭推进剂分类 147

5.4.3液体氧化剂 148

5.4.4液体燃料 149

5.5空间小推力液体火箭发动机推力调节与控制 152

5.5.1推力调节与控制的方式 152

5.5.2变推力液体火箭发动机的推力调节原理与特性 152

5.5.3影响变推力液体火箭发动机发展的关键技术 157

5.6空间液体火箭发动机热分析理论 159

5.6.1热量传递的三种基本方式 159

5.6.2高温燃气对火箭发动机燃烧室壁及喷管壁的传热 161

5.6.3空间液体火箭发动机冷却技术 166

5.6.4空间液体发动机冷却方案的选择 175

5.7液体推进剂雾化理论 179

5.7.1推进剂雾化装置与作用 179

5.7.2雾化机理与影响因素 179

5.7.3雾化质量参数 180

5.7.4典型喷注单元液滴平均直径和喷雾尺寸分布 181

5.7.5液滴数模型 183

5.8液体推进剂着火与燃烧理论 183

5.8.1推进剂着火与火焰传播理论 183

5.8.2对流环境中推进剂蒸发与燃烧理论 192

5.8.3液滴温升计算模型 198

5.8.4液滴半径变化计算模型 199

5.8.5液滴速度计算模型 199

5.8.6应用实例 200

5.9空间液体发动机推力室动态响应特性分析模型 201

5.9.1电磁阀的流量及损失模型 201

5.9.2喷注器集液腔充填的动态模型 203

5.9.3喷注器流量模型 204

5.9.4推力室模型 204

5.9.5空间发动机动态特性仿真计算实例 207

5.10液体火箭发动机不稳定燃烧 211

5.10.1概述 211

5.10.2低频不稳定燃烧 213

5.10.3中频不稳定燃烧 217

5.10.4高频不稳定燃烧 220

参考文献 242

第6章 空间固体火箭发动机 244

6.1固体火箭发动机的基本结构与工作过程 244

6.1.1空间固体火箭发动机的基本结构与特点 244

6.1.2固体火箭发动机工作过程 245

6.2固体火箭发动机内弹道性能参数计算零维模型 246

6.2.1基本假设与物理模型 246

6.2.2质量守恒方程 246

6.2.3能量守恒方程 248

6.2.4燃烧室平衡压强和平衡温度 249

6.2.5燃烧室点火压强 250

6.3典型空间固体发动机 250

6.3.1 FG-47固体火箭发动机 251

6.3.2 DFH-2A固体火箭发动机 252

6.4固体火箭发动机点火装置及高空点火技术 253

6.4.1安全点火装置 253

6.4.2高空点火技术 254

6.5固体火箭推进剂 254

6.5.1运载火箭与导弹对固体火箭推进剂的要求 254

6.5.2固体火箭推进剂分类 255

6.5.3双基推进剂 256

6.5.4复合推进剂 256

6.5.5复合改性双基推进剂 257

6.5.6固体火箭发动机装药 258

6.5.7固体火箭推进剂研究发展趋势 260

参考文献 262

第7章 小推力液体火箭发动机推进剂输送系统原理 263

7.1对小推力空间液体火箭推进剂输送系统的要求 263

7.2空间化学小推力火箭发动机输送系统选择及参数确定 265

7.2.1系统方案选择 265

7.2.2增压气瓶压力确定 268

7.2.3推进剂贮箱压力确定 269

7.2.4系统元件及管路尺寸确定 269

7.2.5流体流动沿程损失 269

7.3空间发动机贮箱增压工质选择及参数估算 272

7.3.1贮箱增压气体选择 272

7.3.2贮箱增压工质工作参数估算模型 274

7.4空间液体火箭发动机推进剂输送系统动态特性分析方法 277

7.4.1推进剂输送系统动态特性分析数学模型 278

7.4.2推进剂输送管路动力学方程求解特征线方法 285

7.4.3推进剂输送系统动态特性分析数学模型应用举例 292

7.5零（微）重力条件下的推进剂管理 293

7.5.1零（微）重力条件下的分子作用力 294

7.5.2空间发动机推进剂排出方法 296

7.5.3空间发动机典型推进剂管理装置比较 301

参考文献 303

第8章 电推进原理 305

8.1电推进组成与分类 305

8.1.1基本组成 305

8.1.2分类 306

8.2电推进特点与功能 306

8.2.1特点 306

8.2.2基本功用 307

8.3基本性能参数 309

8.3.1输出功率 309

8.3.2电推力器效率 309

8.3.3比功率 310

8.3.4有效载荷质量比 311

8.4电热式电推进 313

8.4.1电阻加热式电火箭发动机 313

8.4.2电弧加热式电火箭发动机 314

8.4.3微波加热发动机 316

8.5静电式电推进 318

8.5.1静电加速式电火箭发动机工作原理与特点 318

8.5.2静电加速式电火箭发动机分类 319

8.5.3基本关系式 319

8.5.4典型静电加速式电火箭发动机 320

8.6电磁式电推进 323

8.6.1基本原理与特点 323

8.6.2分类 323

8.6.3典型电磁式发动机 324

参考文献 329

第9章 空间火箭发动机环境试验技术 330

9.1概述 330

9.1.1空间火箭发动机环境试验定义、目的、作用 330

9.1.2空间发动机环境分类与定义 330

9.1.3空间发动机试验分类与简介 331

9.2空间发动机高空与空间环境模拟试验 334

9.2.1模拟的空间环境条件和主要试验类型 334

9.2.2高空和空间环境试验主要研究内容 335

9.2.3高空和空间环境试验主要技术要求 335

9.2.4高空和空间环境试验主要技术问题 337

9.2.5高空和空间环境模拟试验系统实现方法 337

9.2.6圆柱形扩压器参数计算方法 340

9.2.7高空和空间环境模拟试验羽流效应测试方法与设备 342

9.3典型高空和空间性能模拟试验系统 345

9.3.1 GS-1高空模拟试验系统 345

9.3.2 GS-2高空模拟试验系统 346

参考文献 349