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1.1 概况。对发动机装置的基本要求 1

第一章 准则的选择。优化的数学方法 1

1.2 优化准则 3

1.2.1 能量质量准则 3

1.2.2 可靠性准则 8

1.2.3 成本准则 12

1.3 发动机装置优化的数学方法 13

1.4 电子计算机在设计过程中的应用 22

1.5 发动机数学模型的结构 24

2.1.1 对固体推进剂的基本要求 27

第二章 固体推进剂、固体推进剂装药。结构材料和热防护材料的选择 27

2.1 固体推进剂 27

2.1.2 固体推进剂的化学成分和能量特性 28

2.1.3 固体推进剂的燃速 37

2.2 固体推进剂的装药 45

2.2.1 对固体推进剂的技术要求 45

2.2.2 固体推进剂装药的选择 46

2.2.3 固体推进剂装药的类型 48

2.2.4 从喷管前容积内热流为最小的观点出发来选择装药形状 52

2.2.5 固体推进剂装药的燃烧表面、几何特性及质量的计算 53

2.3 壳体和喷管组件的结构材料、热防护材料和抗烧蚀材料 56

2.3.1 结构材料 57

2.3.2 热防护层 61

2.3.3 喷管组件的材料 63

第三章 燃烧室内准稳态过程的数学模型。固体火箭发动机设计过程中产生的约束 65

3.1 问题的提出 65

3.2 关于固体推进剂装药通道中流体动力参数沿着横截面的非均一性 66

3.2.1 工作过程的流体动力学参数的计算方法 66

3.3 单相燃烧产物在室内的二维流动 70

3.3.1 用基本解的方法将微分方程转换为积分方程 77

3.3.2 在轴对称固体推进剂装药通道中确定作为初次近似的轴向和径向分速度的速度型 84

3.3.3 固体推进剂装药通道中工质流动向问题的解法 93

3.4 考虑通道截面上速度分布不均匀性的系数。单相燃烧产物的流体动力学方程 98

3.5 固体推进剂装药产生湍流燃烧的数学模型 101

3.6 发动机燃烧室的装填极限条件 113

3.6.1 固体火箭发动机喷管前容积内流体动力学损失的确定 114

3.6.2 最大相对压强的确定 116

3.6.3 固体推进剂装药强度对装填密度的影响 120

第四章 室内非稳态过程的数学模型 122

4.1 问题的提出。点火过程的物理前提。点火药的种类 122

4.2.1 发动机进入稳态工况的一维非稳态模型 124

4.2 点火过程和发动机进入稳态工况的计算方法 124

4.2.2 发动机进入稳态工况的零维非稳态模型 127

4.2.3 燃烧产物补燃情况下发动机进入稳态工况的零维非稳态模型 131

4.2.4 确定发动机时间特性的近似方法 135

4.3 固体推进剂压强下降阶段工作过程参数的计算方法 138

4.3.1 靠打开附加孔使发动机工作终止 138

4.3.2 喷入冷却剂时燃烧室中压强和温度变化的近似计算。熄火必需冷却剂量的估算 143

第五章 推力向量控制系统 148

5.1 必需的操纵力 148

5.2 推力向量控制系统的类型。铰链力矩 155

5.2.1 摆动式可操纵喷管 159

5.2.2 分段式可操纵喷管 163

5.2.3 燃气舵 165

5.2.4 带有球形喷流致偏环的喷管 166

5.2.5 带有可操纵导流钣(调节片)的喷管 167

5.2.6 在喷管超临界段吹入工质 170

5.2.7 在喷管扩张段喷入操纵液体 175

第六章 固体火箭发动机的推动力特性和能量特性 177

6.1 固体火箭发动机的推力特性 177

6.2 热力学特性 178

6.3.1 比冲和比推力 184

6.3 确定比冲、比推力和推力的关系式 184

6.3.2 确定发动机参数和特性的气体动力学关系式 185

6.3.3 利用气体动力学函数确定固体火箭发动机的推力-能量特性 187

6.3.4 考虑到损失的推力-能量特性关系式 190

6.4.1 概述 192

6.4 燃烧室内和喷管组件内的推力比冲损失 193

6.4.2 燃烧室内损失的物理本质 196

6.4.3 燃烧室内由于过程非绝热性所引起的损失 206

6.5 喷管组件中的比冲损失 208

6.5.1 气体动力学损失 209

6.5.2 两相流损失 222

6.5.3 凝结颗粒不结晶化所引起的损失 227

6.5.4 喷管中燃烧产物由于化学不平衡膨胀所引起的损失 235

6.5.5 凝结物冲积在喷管壁内表面上所引起的损失 237

6.5.6 与使用热防护层以及喷管临界截面烧蚀有关的损失 237

第七章 固体火箭发动机的质量特性 239

7.1 概述 239

7.2 壳体 241

7.3 内壁热防护层 248

7.4 固体推进剂装药的包覆层 253

7.5 喷管组件 255

参考文献 259