液体火箭发动机推力室设计

《液体火箭发动机推力室设计》内容建立在学生已经学习了液体火箭发动机原理课程的基础上。为了教学内容的衔接，首先介绍液体火箭发动机推力室设计所需要的基本理论知识，之后各章根据液体推进剂流入的方向，按照从头部、喷注器、喷嘴、燃烧室、喷管的顺序安排章节。为了使学生更加关注推力室研制过程中的难点，将燃烧不稳定性和推力室热防护及结构设计单独成章。《液体火箭发动机推力室设计》以阐明基本概念、结构原理和典型结构分析为主，对较为复杂的设计计算一般不做较大篇幅的叙述，而只说明计算方法和原理，如对于较为复杂的公式，只给出概念、使用条件和结论。为了更好地培养学生的自学能力，一些内容让学生通过查阅文献和独立思考去完成，如在一些部件的研制案例中只指出了主要设计思想，需要学生查阅相关文献才能完成设计。

《液体火箭发动机推力室设计》按照推进剂及工质流动所经历的推力室基本组件安排章节，包括绪论、推力室头部结构、喷注器喷嘴排列设计、喷嘴设计、燃烧不稳定性、燃烧室设计、喷管设计和推力室热防护及结构设计共八章。其中燃烧不稳定性和推力室热防护及结构设计单独成章，主要是为了指出在推力室研制过程中的重点及难点；并在各章中提供了例题和习题。 《液体火箭发动机推力室设计》作为设计类教材，既注重设计实践，又紧密联系理论知识，同时吸收了当前国外该方面研究的最新成果。《液体火箭发动机推力室设计》以阐明基本概念、结构原理和典型结构分析为主，对较为复杂的设计计算一般不做较大篇幅的叙述，只说明计算方法和原理。 《液体火箭发动机推力室设计》是飞行器动力工程（航天）本科专业火箭发动机设计课程的教材，与火箭发动机原理课程配合使用；不仅可作为相关专业课程的教材，还可供有关工程技术人员参考。

第1章绪论

1.1推力室的工作过程

1.1.1推进剂组元的雾化

1.1.2推进剂组元的混合

1.1.3推进剂组元的传热

1.1.4推进剂组元的燃烧

1.2推力室内的气动热力过程计算

1.2.1推力室气动基本方程

1.2.2推力室通道内等熵流动基本关系式

1.3推力室的主要参数

1.3.1推力

1.3.2比冲

1.3.3特征速度

1.3.4燃烧室冲量效率

1.3.5推力系数

1.3.6喷管冲量效率

1.3.7推力室效率

1.3.8组元混合比

1.4推力室的流量特性

1.4.1理论流量特性

1.4.2实际流量特性

1.5推力室的高度特性

1.5.1理论高度特性

1.5.2实际高度特性

1.6液体推进剂

1.6.1液体推进剂的分类

1.6.2液体推进剂的选择

1.7推力室的研制要求及设计内容

习题

第2章推力室头部结构

2.1推力室头部结构概述

2.2推力室头部集液腔

2.3液体推进剂组元推力室头部结构

2.3.1采用离心式喷嘴的头部结构

2.3.2采用直流式喷嘴的头部结构

2.4气/液推进剂组元推力室头部结构

2.5典型推进剂组元推力室头部结构

2.5.1氢/氧发动机推力室头部结构

2.5.2液氧/煤油发动机推力室头部结构

2.6推力室头部的其他结构

2.6.1三组元推力室头部

2.6.2涡流式推力室头部

2.6.3圆柱式推力室头部

2.6.4带隔板和声腔的推力室头部

2.6.5可调节发动机推力室头部

2.7推力室头部的强度计算

2.7.1喷注器底板的强度计算

2.7.2头部外底的强度计算

2.8推力室头部的设计要求及研制过程

2.8.1推力室头部的设计要求

2.8.2推力室头部的研制过程

习题

第3章喷注器喷嘴排列设计

3.1喷注面

3.1.1喷注面的基本形式

3.1.2喷注面的种类

3.2喷注单元的基本类型

3.2.1非撞击式喷注单元

3.2.2互击式喷注单元

3.2.3自击式喷注单元

3.2.4其他形式的喷注单元

3.2.5可节流式喷注单元

3.2.6喷注单元的发展趋势

3.3喷嘴数量及排列方式

3.3.1喷嘴数量的确定

3.3.2喷嘴的常见排列方式

3.4喷嘴排列的设计要求

3.4.1性能要求

3.4.2燃烧稳定性要求

3.4.3冷却要求

3.4.4工艺要求

3.5喷注器的性能计算

3.5.1推进剂组元的掺混

3.5.2头部附近推进剂组元分布的计算

3.5.3燃烧室近壁区推进剂组元分布的计算

3.5.4推进剂组元混合比的几何计算法

3.5.5喷注器冲量效率的计算方法

3.6喷注器的典型研制案例

3.6.1 YF—1火箭发动机喷注器研制

3.6.2 FY—20火箭发动机喷注器研制

3.6.3 RD—0110火箭发动机喷注器研制

3.7喷注器喷嘴排列设计的主要程序和内容

习题

第4章喷嘴设计

4.1 单组元液体直流喷嘴的理论和设计计算

4.1.1液体直流喷嘴的流量特性

4.1.2液体直流喷嘴内的流动状况

4.1.3液体直流喷嘴流量系数的确定方法

4.1.4液体直流喷嘴水力损失系数计算

4.1.5液体直流喷嘴流量系数的其他影响因素

4.1.6液体直流喷嘴的设计计算过程

4.2单组元气体直流喷嘴的理论和设计计算

4.2.1气体直流喷嘴的流量特性

4.2.2气体直流喷嘴的设计计算过程

4.3撞击式喷嘴的理论和设计计算

4.3.1撞击式喷嘴的雾化特性

4.3.2撞击式喷嘴的设计计算

4.4气/液直流喷嘴的设计计算

4.5单组元液体离心喷嘴的理论和设计计算

4.5.1单组元液体离心喷嘴的理论简述

4.5.2液体粘性对离心喷嘴工作的影响

4.5.3离心喷嘴的设计计算程序

4.5.4根据模型实验数据的离心喷嘴设计计算

4.5.5离心喷嘴的其他影响因素

4.6双组元外混合离心喷嘴的理论和设计计算

4.6.1双组元外混合离心喷嘴的结构特点

4.6.2双组元外混合离心喷嘴的设计计算

4.7双组元内混合离心喷嘴的理论和设计计算

4.7.1双组元内混合离心喷嘴的结构特点

4.7.2双组元内混合离心喷嘴的设计计算

习 题

第5章燃烧不稳定性

5.1燃烧不稳定性概述

5.2低频不稳定燃烧

5.3中频不稳定燃烧

5.3.1 中频流量型振荡燃烧与低频、高频的主要区别

5.3.2影响中频流量型振荡的主要因素

5.3.3减小中频流量型振荡的措施

5.4高频不稳定燃烧

……

第6章燃烧室设计

第7章喷管设计

第8章推力室热防护及结构设计

参考文献