《固体推进剂火箭发动机的基本问题 上》求取 ⇩

目录11

前言11

第一章　固体推进剂火箭发动机介绍——概论13

1．引言15

2．固体推进剂发动机的描述和发展简史17

2.1　现代固体推进剂发动机的描述17

2.2　发展简史21

3．分类23

3.1　第一级火箭发动机（助推器）24

3.2　用作末级的火箭发动机和用作空间飞行器的火箭发动机26

3.3　卫星的运载火箭28

3.4　探空火箭29

3.5　起制导和控制作用的辅助火箭发动机30

3.6　飞机助飞火箭发动机32

3.7　军事上的应用32

3.8　其它方面的应用35

4．固体推进的重要性37

5．本书内容简介50

第二章　喷管流动和特征参数58

1．准一元流理论——等熵膨胀62

1.1　引言62

1.2　准一元流方程的推导63

1.2.1　质量守恒63

1.2.2　动量守恒64

1.2.3　能量守恒66

1.3.1　简化的守恒方程68

1.3　等熵流动68

1.3.2　一种热容量为常数的单组分理想气体69

1.4　喷管流动72

1.4.1　等熵流动中的壅塞72

1.4.2　拉瓦尔喷管中的流动74

1.4.3　激波75

1.4.4　喷管中的非一元流79

1.4.5　喷管流动公式82

1.5　推力及火箭的性能参数83

1.5.1　推力公式的推导83

1.5.2　理论推力公式；最大推力84

1.5.3　推力系数85

1.5.4　特征速度87

1.5.5 比冲88

1.5.6　其它性能和设计参数90

2．多组分反应气流的影响91

2.1 引言91

2.2　冻结或平衡等熵流动91

2.2.1 冻结流动92

2.2.2　平衡流动95

2.2.3　平衡喷管流动与冻结喷管流动性能的比较96

2.3　松弛流动97

3．两相流动效应99

3.1　引言99

3.2　理论；对性能的影响100

3.2.1　无颗粒滞后的两相流动100

3.2.2　有颗粒滞后的两相流动方程102

3.2.3　无因次滞后参数τ104

3.2.4　大滞后极限τ》1106

3.2.5　小滞后极限τ《1107

3.2.6　关于τ等于中间值的数值计算108

3.2.7　本章第3.2.2节内理论中所忽略现象的影响109

3.3　对喷管设计的影响110

3.4　实验结果111

4．喷管热交换112

4.1　引言112

4.2　无冷却喷管壁中的非稳态热传导114

4.3　通过附面层的稳态湍流热交换115

4.4　热交换的进一步考虑118

5．关于其它偏离理想条件的讨论120

5.1　非一元流对喷管性能和设计的影响120

5.2　附面层的生成122

5.3　喷气流分离124

5.4 向外的排气流与周围环境的相互作用125

6．推力矢量控制127

6.1　引言127

6.2　机械控制面128

6.3　流体喷射129

6.3.1　现象描述129

6.3.2　理论分析131

6.3.3　与实验结果的比较132

6.3.4　喷射流体的选择134

6.3.5　热气活门135

6.4　机械式与流体喷射式推力矢量控制的比较135

7．固体火箭发动机与喷管设计新概念的配合问题135

第三章　固体推进剂性能143

1．引言146

1.1　混合比的定义147

1.2　推进剂和燃烧产物的组分150

1.2.1　推进剂——均质推进剂和异质推进剂150

1.2.2　燃烧产物157

2．理论性能计算161

2.1　平衡组分方程161

2.1.1　基本组分的定义161

2.1.2　控制方程——原子守恒方程和化学平衡方程165

2.2　平衡组分的简化计算171

2.2.1　气态燃烧产物171

2.2.2　含有一种凝结物质的燃烧产物176

2.3　计算平衡组分的一般方法178

2.3.1　哈夫法179

2.3.2　怀特法183

2.3.3　布林克莱法186

2.4 将布林克莱法应用于含H、Li、Be、B、C、Al、N、Cl、O和F的推进剂的示例191

2.5　推进剂性能的计算196

2.5.1　平衡混合物热力学197

2.5.2　性能计算——绝热火焰温度；性能计算的一般问题；冻结喷管流动的性能；平衡喷管流动的性能；影响系数；某些推进剂的性能200

2.6　关于导致最大性能的固体推进剂组分的研究212

2.6.1　关于高能燃烧剂添加剂的研究212

2.6.2　关于粘结剂的研究214

2.6.3　关于氧化剂的研究215

2.6.4　关于液体喷射的研究217

2.6.5　备注217

3.1.1 以压力测量为依据的方法218

3．性能的实验测定218

3.1　实验室方法218

3.1.2 以速度测量为依据的方法219

3.2　火箭发动机实验222

3.2.1　普通的实验台222

3.2.2　发动机中气体流速的测量225

4．理论与实验的比较227

第四章　发动机工作230

1．引言233

2．各种燃速规律234

2.1 曾经提出过的燃速规律（某些参数的影响）235

2.2　测定燃速的方法239

3.1　端面燃烧药柱242

3．发动机工作特性（压力和药厚随时间的变化）242

3.2 中心开孔的药柱246

3.3　推进剂药柱的几何形状254

3.4　球形药柱268

3.5　双燃速固体推进剂药柱271

3.6　关于发动机工作期间所得压力-时间曲线的备注281

4．在特定情况下发动机几何形状的最佳化283

5．固体升华发动机289

6．结束语292

第五章　稳态燃烧现象的实验研究296

1．引言297

2．双基均质推进剂的燃烧300

2.1 研究均质固体推进剂的实验方法301

2.2　实验结果305

3．异质推进剂组分物理化学特性的确定307

3.1 线性热分解率308

3.1.1　测量装置308

3.1.2　实验结果315

3.1.2.1　燃烧剂315

3.1.2.2　氧化剂315

3.1.3　热分解测量的重要性318

3.2　某些氧化剂的燃速318

4．为分析异质固体推进剂燃烧机理而提出的模型实验323

4.1　氧化剂小球在气态燃烧剂气流中的燃烧324

4.2　多孔芯燃烧器330

4.3　气相中的化学反应动力学334

4.4　压制的固体推进剂试件335

4.5　金属的燃烧342

5．关于异质推进剂燃烧机理的研究344

5.1　直接方法344

5.2　间接方法355

5.2.1　低压区间355

5.2.2　中等压力（5～50大气压）区间357

5.2.3　平台区间361

5.2.4　高压（p＞100大气压）区间364

5.3　关于燃烧区的总结365

第六章　固体推进剂稳态燃烧理论371

1．气动热化学基本方程374

1.1　引言374

1.2　方程的由来375

1.3　控制方程组的积分式375

1.4　控制方程组的微分式377

1.5　传递现象；反应率379

1.6　热力学关系；变量数目的计算382

1.7　交界面处的守恒条件383

2．均质固体推进剂燃烧理论385

2.1　绝热理论385

2.1.1　简史385

2.1.2　赖斯-金内尔及帕尔-克劳福德理论387

2.1.3　约翰逊-纳赫巴和斯波尔丁理论390

2.1.3.1　关于约翰逊-纳赫巴模型的定义390

2.1.3.2　控制气相问题的基本方程组391

2.1.3.3　气相问题的边界条件392

2.1.3.4　气相问题的无因次数学表达式393

2.1.3.5　气相问题解的上下界395

2.1.3.6　气相问题的迭代解397

2.1.3.7　表面气化过程399

2.1.3.8　无反向表面气化率定律的推导399

2.1.3.9　表面平衡边界条件401

2.1.3.10　中间表面边界条件402

2.1.3.11 无反向表面气化过程的燃速与压力的依赖关系404

2.1.3.12 约翰逊-纳赫巴关于过氯酸铵绝热燃速的研究结果406

2.1.3.13　表面平衡的燃速随压力而变的关系407

2.1.3.14　气相反应区的结构410

2.2　非绝热理论411

2.2.1　热损失的作用411

2.2.2　热损失的类型411

2.2.3　包括热损失的能量守恒方程412

2.2.4　热损失对燃速影响的原因413

2.2.5　热损失与表面温度的关系414

2.2.6　在燃速分析中非绝热性所引起的修正414

2.2.7　具有无反向表面率过程的非绝热分析415

2.2.8　关于双特征值解的解释417

2.2.9　约翰逊-纳赫巴非绝热理论与实验结果的比较417

2.2.10　具有表面平衡的非绝热性分析419

3．复合推进剂某些组分的分解理论420

3.1　引言420

3.2　热板热分解理论421

3.2.1　多孔板422

3.2.2　不可穿透板425

3.3　推进剂组分的热分解425

3.3.1　燃烧剂组分425

3.3.2　硝酸铵426

3.3.3　过氯酸铵428

4．异质固体推进剂燃烧理论428

4.1　引言428

4.2　两温概念429

4.3　有关扩散火焰与预混火焰相互作用的概念430

4.4　夹层燃烧模型432

5．金属颗粒的燃烧理论434

5.1　引言434

5.2　各种燃烧金属性态的描述和分类435

5.3　含有不挥发-不可溶氧化物的金属小球的燃烧理论438

5.3.1　稀异质扩散火焰438

5.3.2　金属小球的燃烧440

5.3.3　关于铝球燃烧改进的理论分析所应采用的假设442