第1章 绪论 1
1.1 液体火箭发动机组成 1
1.1.1 推力室 3
1.1.2 推进剂供应系统 3
1.1.3 阀门与调节器 3
1.1.4 总装元件 4
1.2 液体火箭发动机分类 4
1.2.1 按发动机用途分类 5
1.2.2 按推力大小分类 7
1.2.3 按推进剂组元数量分类 7
1.2.4 按推进剂供应系统分类 7
1.2.5 按工况特点分类 8
1.3 液体推进剂 8
1.3.1 液体推进剂分类 9
1.3.2 液体推进剂的物理化学性能 10
1.3.3 液体推进剂的能量特性 10
1.3.4 液体推进剂的贮存与应用 12
1.4 液体火箭发动机的发展 13
1.4.1 提高燃烧室压力 13
1.4.2 提高单台发动机的推力 14
1.4.3 高比冲和高密度比冲液体推进剂的应用 15
1.4.4 新型发动机动力循环方式的应用 16
1.4.5 针对可重复使用运载器所进行的发动机方案研究 16
1.4.6 提高可靠性和降低成本 17
1.4.7 改进现有型号发动机 17
1.4.8 新材料和先进生产工艺的应用 17
复习思考题 18
第2章 液体火箭发动机系统设计 19
2.1 概述 19
2.1.1 发动机总体设计任务 19
2.1.2 飞行器总体对发动机的要求 20
2.1.3 发动机系统设计内容与流程 22
2.2 发动机推进剂供应系统 23
2.2.1 挤压式供应系统方案 24
2.2.2 泵压式供应系统方案 28
2.2.3 推进剂供应系统方案对比 32
2.3 发动机主要参数选择 34
2.3.1 推进剂的选择 34
2.3.2 混合比的选择 35
2.3.3 燃烧室压力的选择 36
2.3.4 喷管扩张比的选择 36
2.3.5 推进剂质量的确定 37
2.3.6 系统参数平衡 38
2.4 挤压式系统的设计 38
2.4.1 挤压式系统的选择 38
2.4.2 设计计算 40
2.4.3 挤压式系统参数平衡 43
2.4.4 挤压式系统贮箱增压压力的确定 44
2.5 泵压式系统的设计 44
2.5.1 设计要求 44
2.5.2 泵压式系统的选择 46
2.5.3 泵压式系统参数平衡 47
2.5.4 泵压式系统贮箱增压压力的确定 53
2.6 液体火箭发动机控制系统 54
2.6.1 基本控制系统 55
2.6.2 推力控制系统 57
2.6.3 推进剂混合比和推进剂利用控制 61
2.6.4 挤压式系统的调整 63
2.6.5 泵压式系统的调整 65
2.7 火箭发动机主要参数的优化 68
2.7.1 设计变量 68
2.7.2 目标函数 69
2.7.3 约束条件 70
2.7.4 优化方法 71
2.7.5 优化过程 71
复习思考题 72
习题 73
第3章 液体火箭发动机推力室设计 75
3.1 概述 75
3.1.1 液体火箭发动机推力室的组成 75
3.1.2 推力室的工作过程 76
3.1.3 液体火箭发动机推力室的设计内容 79
3.2 推力室型面设计 80
3.2.1 燃烧室型面设计 80
3.2.2 喷管型面设计 86
3.3 推力室头部设计 101
3.3.1 设计要求与内容 101
3.3.2 喷嘴结构与设计 103
3.3.3 喷嘴排列 124
3.3.4 燃烧稳定装置 129
3.3.5 喷注器与头部结构 132
3.4 推力室身部设计 139
3.4.1 推力室身部热环境 139
3.4.2 推力室身部热防护方法 141
3.4.3 推力室身部结构 148
3.4.4 推力室身部冷却计算 159
3.5 推力室点火装置 175
3.5.1 自燃液体点火 176
3.5.2 固体火药点火 177
3.5.3 电点火 178
3.5.4 气动谐振点火 179
3.5.5 爆震波点火 179
复习思考题 180
习题 181
第4章 燃气发生器与小推力发动机推力室 182
4.1 燃气发生器 182
4.1.1 燃气发生器的类型 183
4.1.2 液体燃气发生器的特点 188
4.1.3 液体燃气发生器的结构 190
4.1.4 几种典型燃气发生器 194
4.1.5 液体燃气发生器的计算 199
4.2 小推力发动机推力室 200
4.2.1 小推力液体火箭发动机的类型 201
4.2.2 小推力发动机的特点 201
4.2.3 单组元小推力发动机推力室 202
4.2.4 双组元小推力发动机推力室 205
4.2.5 小推力发动机推力室头部 206
4.2.6 小推力发动机推力室身部结构与冷却方法 208
4.2.7 小推力发动机推力室设计 212
复习思考题 219
习题 220
第5章 液体火箭发动机涡轮泵设计 221
5.1 概述 221
5.1.1 涡轮泵的组成 221
5.1.2 涡轮泵设计的主要内容 225
5.2 涡轮泵总体设计 226
5.2.1 涡轮泵总体方案的设计计算 226
5.2.2 涡轮泵总体结构布局 229
5.3 泵设计 233
5.3.1 带诱导轮离心泵的设计计算 233
5.3.2 带诱导轮离心泵的设计算例 239
5.3.3 离心泵和诱导轮的结构设计 243
5.4 涡轮设计 246
5.4.1 冲击式涡轮的设计计算 246
5.4.2 反力式涡轮的设计计算 252
5.4.3 涡轮的结构设计 260
5.5 涡轮泵转子的载荷与平衡 265
5.5.1 涡轮泵转子的载荷 265
5.5.2 涡轮泵转子的平衡 266
5.5.3 涡轮泵转子轴向力的补偿 269
5.6 涡轮泵转子的动力特性和设计 272
5.6.1 涡轮泵转子的临界转速 272
5.6.2 涡轮泵转子的设计 280
5.7 涡轮泵的密封和轴承 283
5.7.1 涡轮泵的密封 283
5.7.2 涡轮泵的轴承 289
5.8 涡轮的强度计算 292
5.8.1 涡轮工作叶片的强度计算 292
5.8.2 涡轮盘的强度计算 302
复习思考题 315
习题 316
第6章 阀门和调节器设计 318
6.1 概述 318
6.1.1 阀门和调节器的分类 319
6.1.2 阀门的设计原则 321
6.1.3 阀门结构类型的选择 323
6.2 常用阀门设计 324
6.2.1 断流阀门的设计 324
6.2.2 隔离阀门的设计 331
6.2.3 其他阀门 336
6.3 调节器设计 338
6.3.1 气体减压器 339
6.3.2 燃烧室压力调节器 347
6.3.3 混合比调节器 352
6.3.4 流量调节器 356
6.3.5 汽蚀文氏管 357
6.3.6 节流圈 360
复习思考题 361
习题 362
参考文献 363