第1章 绪论 1
第2章 火箭和航天飞行器推进系统 7
2.1 火箭推进 7
2.2 推进系统 8
2.3 液体推进系统 8
2.4 增压输送系统 10
2.4.1 系统功能 10
2.4.2 系统类型 10
第3章 航空－航天飞行环境及其影响 13
3.1 航空－航天飞行器发展概况 13
3.1.1 一次性使用的弹道导弹、运载火箭和航天器 14
3.1.2 可重复使用航空－航天飞行器 15
3.2 航空－航天飞行环境特性 22
3.2.1 航空空域飞行 22
3.2.2 航天空域飞行 36
3.2.3 跨航空－航天空域飞行 41
3.3 航空－航天飞行器液体推进剂管理新课题 42
3.3.1 推进剂管理技术要求 43
3.3.2 推进剂管理模式 44
3.3.3 推进剂管理主要关键技术 45
第4章 液体火箭和航天器增压输送系统设计 47
4.1 总体方案系统可行性论证 47
4.1.1 初始数据 48
4.1.2 输送管路直径选择计算 48
4.2 系统方案设计 49
4.2.1 主要设计参数 50
4.2.2 系统形式选择 69
4.2.3 系统方案计算 87
4.3 系统初步设计 99
4.3.1 系统初步设计计算 99
4.3.2 增压控制系统 104
4.3.3 系统部件 126
4.4 系统技术设计与集成化 151
4.4.1 设计计算 152
4.4.2 热传递效应 152
4.4.3 质量传递效应 159
4.4.4 系统动力学 164
4.4.5 系统主要报告与图纸文件 168
第5章 航空－航天飞行器类型 169
5.1 跨大气层试验飞行器X-15 169
5.1.1 计划与任务 169
5.1.2 推进系统 171
5.2 部分重复使用航空－航天飞行器——航天飞机 175
5.2.1 主要任务与用途 175
5.2.2 总体结构与飞行轨道 176
5.2.3 推进系统 181
5.2.4 技术特点 185
5.3 完全重复使用航空－航天飞行器——X－系列试验飞行器 187
5.3.1 X-33飞行器 187
5.3.2 X-34飞行器 191
5.3.3 X-37飞行器 196
5.3.4 X-37B飞行器 203
5.4 高超声速跳跃航空－航天飞行器——Demo方案飞行器 211
5.4.1 飞行轨道 211
5.4.2 Demo飞行器方案 214
5.5 亚轨道载人航空－航天飞行器——太空船系列 217
5.5.1 亚轨道载人飞行发展前景 217
5.5.2 太空船一号 218
5.5.3 太空船二号 222
第6章 航空－航天飞行器推进增压输送系统设计 225
6.1 航空－航天飞行器X-34主推进系统 225
6.1.1 系统设计和功能要求 226
6.1.2 系统组成 227
6.1.3 系统布局与流动原理 228
6.2 推进系统 230
6.2.1 增压输送系统 230
6.2.2 姿态控制系统 261
6.2.3 主发动机系统 269
6.3 推进系统综合和测试 272
6.3.1 安全／泄漏、功能试验 273
6.3.2 流体装载和排放试验 273
6.3.3 推进剂冷流试验 273
6.3.4 静态热试车测试 274
6.4 系统集成化 274
6.4.1 安全与任务确保 275
6.4.2 操作性 276
6.4.3 系统分析 276
第7章 推进子系统评估分析与优化 280
7.1 增压系统方案比较研究 281
7.1.1 系统方案设计 281
7.1.2 二次故障容错能力 284
7.1.3 排气阀响应时间 286
7.1.4 稳态流排气阀操作 288
7.1.5 最终确定减压器系统设计方案 288
7.2 增压系统瞬态分析 290
7.2.1 设计要求 290
7.2.2 分析评估 292
7.3 气动和吹除系统分析 298
7.4 氦气瓶充填分析 302
7.5 输送／排放／排气系统方案分析 303
7.5.1 推进剂箱布局与分隔舱化设计 304
7.5.2 输送／排放系统初步方案 305
7.5.3 液氧输送／排放系统布局修正 306
7.5.4 煤油输送／排放系统布局修正 307
7.5.5 分析分类研究 308
7.5.6 推进剂箱排气／安全系统分析 310
7.5.7 推进剂输送排放／排气系统最终设计布局 312
7.6 输送系统流体动力分析 312
7.6.1 投放过程推进剂箱气／液运动 312
7.6.2 推进剂输送末期液面塌陷 318
7.7 液氧排放系统出口节流圈 322
7.7.1 节流圈性能仿真 323
7.7.2 节流圈流量系数确定 323
7.7.3 液氧排放系统仿真 324
第8章 主推进系统液体推进剂管理 326
8.1 重力场与低重力状态下飞行推进剂综合管理设计 328
8.1.1 设计特点 328
8.1.2 结构形式 328
8.2 液氧箱的预冷和加注分析 329
8.3 液氧箱绝热和蒸发分析 332
8.4 贮箱排气／泄压系统 334
8.4.1 液氧排气系统性能 334
8.4.2 煤油排气系统性能 336
8.5 推进剂管理分析 336
8.5.1 液氧管理分析 336
8.5.2 飞行器投放煤油温度分析 341
8.6 推进剂排放系统仿真 343
8.6.1 液氧排放系统模型 343
8.6.2 煤油排放系统模型 344
8.6.3 瞬态排放仿真 345
第9章 推进系统组件 347
9.1 推进系统组件设计特点 347
9.2 主推进剂箱 348
9.3 推进剂管理阀门 349
9.4 加注、输送、排气和排放管路 351
9.5 气动阀 352
9.6 增压和气动系统 355
9.7 气瓶 355
9.8 电磁阀和自锁电磁阀 356
9.9 温度传感器 359
第10章 低成本推进技——FASTRAC发动机和推进系统测试平台 362
10.1 60 K Fastrac发动机 362
10.1.1 发动机系统 364
10.1.2 主喷注器 366
10.1.3 燃烧室喷管 367
10.1.4 涡轮泵组 368
10.1.5 气体发生器 369
10.1.6 点火系统 370
10.1.7 推进剂分配 370
10.1.8 气动系统 371
10.1.9 仪器和控制系统 371
10.2 推进系统测试平台 371
10.2.1 设计原则 371
10.2.2 设计要求 372
10.2.3 测试内容 373
10.2.4 测试平台组成 374
参考文献 384