第1章 绪论 1
1.1 流体喉部喷管应用背景 1
1.2 固体火箭发动机流体喉部推力调节原理与特点 6
1.2.1 推力调节原理 6
1.2.2 固体火箭发动机流体喉部工作方式与特点 7
1.3 国内外发展状况 8
1.3.1 概况 8
1.3.2 基于流体喉部喷管的二次喷射矢量控制研究 11
1.4 流体喉部喷管固体火箭发动机的设计 12
参考文献 14
第2章 气-气流体喉部的稳态特性 18
2.1 流体喉部的有效面积 18
2.2 稳态特性分析方法 19
2.2.1 冷流试验方法与装置 19
2.2.2 计算流体方法 26
2.3 流动特征 28
2.3.1 环缝式流体喉部 28
2.3.2 圆孔喷嘴式流体喉部 31
2.3.3 无量纲喷嘴位置与流体喉部特征的关系 32
2.4 二次流流量比与总压比的关系 34
2.5 二次流参数与有效喉部面积 35
2.5.1 二次流总温与等效性 35
2.5.2 二次流／主流流量比 36
2.5.3 环缝喷嘴与圆孔喷嘴的比较 37
2.5.4 二次流喷嘴个数 37
2.5.5 二次流喷嘴面积比 38
2.5.6 二次流喷射角度 38
2.5.7 二次流喷嘴扩张比的影响 39
2.6 主喷管参数的影响 40
2.6.1 主喷管收敛段 40
2.6.2 反压比 41
2.7 流体喉部的二次流方案比较 41
2.7.1 二次流喷嘴的布局方案 41
2.7.2 无源与有源方案 42
2.7.3 多喷嘴组合方案 42
参考文献 44
第3章 特征函数与喷管效率 45
3.1 固发流体喉部性能表征与计算方法 45
3.1.1 特征函数 45
3.1.2 流体喉部喷管推力效率 46
3.2 流体喉部的特征函数曲线 47
3.3 流体喉部喷管的推力效率 50
3.3.1 推力效率与修正流量比的关系 50
3.3.2 推力效率与压比NPR的关系 51
3.3.3 推力效率与喷嘴面积比的关系 53
3.3.4 推力效率与喷射角度的关系 54
3.3.5 推力效率与喷嘴个数的关系 55
参考文献 56
第4章 气-粒两相流条件下的流体喉部 57
4.1 颗粒相对流体喉部的扰动 57
4.2 两相流动理论基础与FLNT—V1.1 分析代码 58
4.2.1 气-粒两相流模型 58
4.2.2 两相流控制方程 58
4.2.3 喷管损失与校核算例 60
4.3 颗粒尺寸的影响 64
4.3.1 环缝喷嘴算例 64
4.3.2 圆孔喷嘴算例 67
4.4 颗粒质量分数的影响 68
4.4.1 环缝喷嘴算例 68
4.4.2 圆孔喷嘴算例 69
4.5 颗粒尺寸分布的影响 70
4.5.1 扼流性能 70
4.5.2 两相流场与颗粒轨迹 71
4.5.3 两相流条件下喷嘴位置的选择 73
4.6 两相流条件下流体喉部喷管的效率 73
4.7 两相流旋流流体喉部特性 75
4.7.1 两相流条件下一维理想旋流模型 75
4.7.2 旋流流体喉部性能及颗粒相的影响 80
参考文献 84
第5章 流体喉部喷管的二次流喷射TVC 86
5.1 工作模式与TVC机制 86
5.2 推力矢量的稳态表征方法 87
5.3 二次流TVC的六分力测量 88
5.3.1 六分力测量原理与推力架构成 89
5.3.2 六分力测量力学模型 90
5.3.3 测量误差和标定 93
5.4 喷嘴位置与TVC特征 98
5.5 喉部喷流对SVC性能的影响 102
5.5.1 二元流体喉部喷管的不对称喷射 102
5.5.2 实际侧向力调节 104
5.6 推力矢量的影响因素 106
5.6.1 反压NPR的影响 106
5.6.2 喷射角度的影响 107
5.6.3 喷嘴面积比的影响 108
5.7 圆孔喷嘴组合模式 109
参考文献 118
第6章 气-液流体喉部 120
6.1 气-液流体喉部的流动特征 120
6.2 二次流气液工质对比 122
6.2.1 喷射方案1—— 123
6.2.2 喷射方案2—— 124
6.2.3 喷射方案3—— 124
6.2.4 喷射方案4—— 125
6.2.5 喷射方案5—— 126
6.2.6 喷射方案6—— 126
6.2.7 综合比较 128
参考文献 131
第7章 固发流体喉部的推力调节过程 132
7.1 固发内弹道计算方法 132
7.1.1 加质源项实现方法 132
7.1.2 N-S方程离散方法 132
7.2 定流量的调节过程 133
7.3 环缝式流体喉部非定常过程 134
7.3.1 典型非定常工作过程 134
7.3.2 燃烧室空腔容积的影响 136
7.3.3 二次流喷射角度的影响 137
7.4 有源孔式流体喉部的推力调节特性 137
7.4.1 流量调节特性 137
7.4.2 推力调节特性 138
7.4.3 填充过程 140
参考文献 141
第8章 固发流体喉部的烧蚀特性 142
8.1 喉衬材料 142
8.2 固发喉衬烧蚀的计算方法 142
8.2.1 气固界面边界条件 143
8.2.2 燃气组分 144
8.2.3 化学反应体系 144
8.2.4 燃气的物性参数计算方法 145
8.3 传统固发喷管的喉部烧蚀——Borie喷管模型 146
8.4 流体喉部的烧蚀特性 147
8.5 基于流体喉部的主动热防护技术 149
参考文献 151
第9章 系统应用模式与主要结构 153
9.1 系统分类 153
9.1.1 姿轨控系统 153
9.1.2 主推进系统 156
9.1.3 按工质分类 158
9.2 典型结构 160
9.3 喷嘴结构 162
9.4 二次流燃气发生器 162
9.4.1 燃气发生器可靠点火 164
9.4.2 燃气过滤 165
9.4.3 燃气降温 167
9.4.4 燃气稳压 169
9.5 推力调节模式与效能 170
9.5.1 调节模式 170
9.5.2 效能与推力变化范围指标 173
参考文献 175
主要符号表 176