第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 增压输送系统 1
1.3 增压系统概述 3
1.3.1 自生增压系统 5
1.3.2 惰性气体增压系统 6
1.3.3 预增压系统 8
1.4 输送系统概述 8
1.4.1 输送系统 9
1.4.2 防漩防塌装置 10
1.5 增压输送系统试验 11
1.6 液氧煤油火箭增压输送系统 12
1.6.1 液氧煤油发动机概述 12
1.6.2 液氧煤油火箭增压输送系统设计 14
1.6.3 发动机预冷系统 16
1.6.4 低温推进剂加注 16
第2章 液氧自生增压系统 19
2.1 引言 19
2.2 自生增压方案概述 19
2.2.1 国外火箭液氧自生增压方案 19
2.2.2 国内液氧煤油高压补燃发动机增压方案 21
2.3 自生增压系统组成 21
2.4 自生增压系统设计 22
2.4.1 系统设计 22
2.4.2 氧系统自生增压模型 24
2.5 液氧自生增压系统试验 34
2.5.1 氧系统冷流试验 35
2.5.2 动力系统热试车 36
第3章 氦气增压系统 38
3.1 引言 38
3.2 氦气增压 38
3.2.1 常温氦增压方案 38
3.2.2 冷氦增压方案 39
3.2.3 超临界氦增压方案 42
3.3 氦气增压系统设计 45
3.3.1 “开式”氦气增压系统 45
3.3.2 “闭式”氦气增压系统 46
3.3.3 预增压系统及补压系统设计 48
3.4 氦气增压计算 48
3.4.1 气瓶放气过程计算 48
3.4.2 增压气路计算 50
3.4.3 输送管流阻计算 54
3.4.4 发动机入口压力计算 54
3.4.5 贮箱增压计算 54
3.4.6 算例 56
3.5 氦气增压系统试验与全系统冷流试验 57
3.5.1 氦气增压系统试验 57
3.5.2 全系统冷流试验 57
第4章 液氧煤油发动机预冷系统 59
4.1 发动机预冷系统概述 59
4.2 间歇泉现象 60
4.2.1 间歇泉现象机理分析 60
4.2.2 解决间歇泉问题的措施 68
4.3 发动机预冷方案国内外发展概况 73
4.3.1 排放预冷方案 73
4.3.2 自然循环预冷方案 75
4.3.3 强制循环预冷方案 77
4.3.4 组合式预冷方案 78
4.4 预冷系统仿真分析 79
4.4.1 物理模型概述 79
4.4.2 基本方程 79
4.4.3 两相流动流型判别 83
4.4.4 沸腾传热特征点的判别 85
4.4.5 相间摩擦模型 87
4.4.6 空泡份额 88
4.5 预冷系统设计原则 91
4.5.1 预冷方案的确定 91
4.5.2 预冷系统布局设计 92
4.5.3 回流管参数设计 93
4.5.4 氦气引射系统设计 94
4.5.5 强排时间的选择 94
4.6 预冷案例分析 94
4.6.1 地面循环预冷＋空中引射循环 95
4.6.2 地面循环预冷＋空中排放预冷 99
第5章 增压输送系统总装设计 103
5.1 增压输送系统总装布局 103
5.1.1 管路系统布局 103
5.1.2 阀门附件布局 105
5.2 增压输送系统安装 105
5.2.1 管路安装 105
5.2.2 阀门附件安装 107
5.3 增压输送系统管路设计 108
5.3.1 导管材料选用 108
5.3.2 导管焊接要求 110
5.3.3 小直径导管设计 110
5.3.4 大直径导管设计 111
5.3.5 导管强度校核与计算 114
5.3.6 导管强度试验 118
5.4 密封结构设计 119
5.4.1 泄漏与密封 119
5.4.2 影响密封的因素 120
5.4.3 密封形式及选择 120
5.4.4 法兰连接密封设计 125
5.4.5 螺纹连接密封结构设计 130
5.4.6 低温密封设计和使用准则 131
5.4.7 密封结构安装要求 131
5.4.8 密封结构检漏 132
5.4.9 密封结构试验 132
5.5 补偿器设计 134
5.5.1 补偿器简介 134
5.5.2 补偿器设计标准 135
5.5.3 补偿器的结构设计 136
5.5.4 补偿器强度校核 139
5.5.5 补偿器试验 141
5.5.6 补偿器制造技术 143
5.6 紧固件选用 143
5.6.1 紧固件选用一般要求 144
5.6.2 典型紧固件选用 144
5.6.3 低温下紧固件选用要求 145
5.7 绝热设计 146
5.8 防热设计 146
5.9 低温氧系统安全性 147
5.9.1 脱脂一般要求 147
5.9.2 管路及阀门附件脱脂要求 148
第6章 增压输送系统仿真分析 149
6.1 贮箱三维仿真分析 149
6.1.1 液氧贮箱物理模型 149
6.1.2 液氧贮箱数学模型 150
6.1.3 典型算例 152
6.2 全系统仿真分析 154
6.2.1 模块化建模 155
6.2.2 全系统建模及分析 160
第7章 低温推进剂POGO抑制设计 164
7.1 POGO的起源 164
7.2 POGO振动原理及抑制方法 164
7.2.1 POGO振动原理 164
7.2.2 POGO抑制方法 165
7.3 POGO抑制设计一般方法 167
7.3.1 数学模型 167
7.3.2 频率窗口曲线 171
7.3.3 稳定性分析 171
7.3.4 蓄压器参数设计 177
7.3.5 POGO试验 178
7.4 低温推进剂POGO抑制特点 182
7.4.1 数学模型 183
7.4.2 低温蓄压器设计 186
7.4.3 低温POGO试验 189
第8章 阀门设计、分析与试验 192
8.1 阀门基本设计原则 192
8.1.1 密封性和漏率要求 193
8.1.2 压降和流通能力 193
8.1.3 环境和工作条件的适应性 194
8.1.4 响应时间 195
8.1.5 工作寿命和贮存期限 195
8.1.6 工作可靠性 195
8.1.7 维护使用性能 196
8.1.8 尺寸、质量和成本 196
8.2 阀门产品典型结构设计 196
8.2.1 加注阀 197
8.2.2 液氧排气阀 199
8.2.3 安全阀 200
8.2.4 气瓶充气阀 201
8.2.5 电磁阀 202
8.2.6 电爆阀 203
8.2.7 减压阀 204
8.2.8 压力信号器 206
8.2.9 破裂膜片阀 208
8.2.10 其他阀门及附件 208
8.3 阀门产品仿真分析 211
8.3.1 动态特性分析 211
8.3.2 内部流场分析 214
8.3.3 结构强度有限元分析 216
8.3.4 弹性元件有限元分析 218
8.3.5 冲击载荷有限元分析 219
8.3.6 电磁铁仿真设计与分析 222
8.4 阀门产品试验技术 225
8.4.1 概述 225
8.4.2 试验项目 227
8.4.3 阀门产品试验与要求 227
第9章 增压输送系统可靠性设计 239
9.1 可靠性设计 239
9.2 可靠性分析 239
9.2.1 故障模式和影响分析 240
9.2.2 故障树分析 240
9.3 可靠性预计 241
9.3.1 可靠性预计方法 241
9.3.2 阀门产品可靠性预计示例 242
9.4 可靠性试验 244
9.5 可靠性评估 244
9.5.1 单机级产品可靠性评估 244
9.5.2 阀门单机可靠性评估示例 247
9.5.3 系统级可靠性综合评估方法 249
参考文献 252