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