固体火箭发动机设计

固体火箭发动机设计
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2021-01
ISBN: 9787568288118
定价: 62.00
分类: 工程技术
  • 本书系统地介绍了固体火箭发动机设计的流程和方法。全书共6章,内容涉及固体火箭发动机的总体设计以及优化设计方法,装药、燃烧室、喷管、点火装置等基本结构的设计方法,固体推进剂装药结构完整性分析和发动机地面点火试验等。书中内容与工程实际联系紧密,结构合理,详略得当,具有很强的实用性。
     本书可作为理工类高等院校飞行器动力工程、航空宇航推进理论与工程等专业的本科及研究生的主要教材之一,亦可供相关专业的科研和工程设计人员参考。
             李世鹏,博士,副教授,北京理工大学宇航学院博士生导师。研究方向为:固体火箭发动机燃烧与流动仿真;固体姿轨控动力系统技术;深水固体火箭燃气射流;火箭发动机羽流特征仿真。        第 1 章   总体设计 
         1.1 概述 
         1.1.1 固体火箭发动机的功能与结构组成
         1.1.2 固体火箭发动机的应用
         1.2 固体火箭发动机设计任务 
         1.2.1 固体火箭发动机的设计任务
         1.2.2 固体火箭发动机的设计要求 
         1.2.3 固体火箭发动机的研制过程 
         1.3 发动机结构形式选择 
         1.3.1 发动机的结构形式
         1.3.2 发动机结构形式选择原则 
         1.3.3 发动机结构形式举例 
         1.4 壳体材料及其选择 
         1.4.1 常用壳体材料
         1.4.2 壳体材料选择的原则 
         1.5 固体推进剂的选择 
         1.5.1 固体推进剂及其特性
         1.5.2 推进剂的选择原则
         1.5.3 推进剂的选用与应用
         1.6 发动机主要设计参量选择
         1.6.1 发动机直径的选择 
         1.6.2 发动机工作压强选择
         1.6.3 喷管膨胀比的选择  
         1.7 发动机热力参量和设计参量的估算
         1.7.1 发动机热力参量估算 
         1.7.2 发动机设计参量估算 
         1.8 推力方案与装药结构形式选择
         1.8.1 固体火箭发动机的推力需求
         1.8.2 推力方案与装药燃烧面的关系
         1.8.3 固体火箭发动机装药结构适用性
         1.9 固体火箭发动机的优化设计 
         1.9.1 设计准则 
         1.9.2 设计变量 
         1.9.3 约束条件 
         1.9.4 目标函数 
         1.9.5 固体火箭发动机的质量特性
         1.9.6 举例
         第 2 章 装药设计
         2.1 药型特点与选用原则
         2.1.1 装药设计基本要求 
         2.1.2 常用药型及其特点 
         2.1.3 药型选择的原则 
         2.2 装药燃烧面变化一般规律分析 
         2.2.1 二维装药燃烧面变化一般规律 
         2.2.2 典型二维装药特点及应用 
         2.2.3 典型三维药柱燃烧面变化规律 
         2.2.4 特殊药柱
         2.3 管形装药的设计
         2.3.1 装药的几何尺寸与设计参量之间的关系 
         2.3.2 多药柱装药设计 
         2.4 星形药柱的设计
         2.4.1 药柱几何参量与设计参量之间的关系
         2.4.2 通气面积与几何参量的关系
         2.4.3 剩药面积与几何参量的关系  
         2.4.4 星形药柱几何参量计算
         2.5 端燃装药设计
         2.5.1 初始段推力爬坡原因分析
         2.5.2 端面补偿方法
         2.6 通用坐标法装药设计简介 
         2.7 固体推进剂装药结构完整性分析
         2.7.1 黏弹性材料的基本特征 
         2.7.2 黏弹性模型 
         2.7.3 黏弹性材料本构关系 
         2.7.4 时间――温度等效原理 
         2.7.5 装药所承受的载荷及载荷分析简介
         第 3 章 燃烧室设计
         3.1 燃烧室壳体结构的选择 
         3.1.1 筒体结构
         3.1.2 封头结构
         3.1.3 连接结构
         3.1.4 密封结构 
         3.1.5 药柱支承件结构
         3.2 燃烧室壳体壁厚和连接强度的估算 
         3.2.1 壳体承受的载荷 
         3.2.2 金属筒体壁厚的估算 
         3.2.3 纤维缠绕筒体壁厚的估算
         3.2.4 双层材料筒体厚度的估算
         3.2.5 封头壁厚的估算
         3.2.6 连接强度的估算 
         3.3 燃烧室壳体的塑性爆破
         3.3.1 单向拉伸的极限状态  
         3.3.2 壳体的塑性爆破验算 
         3.3.3 可靠性与安全系数的关系 
         3.4 燃烧室壳体的脆性断裂
         3.4.1 断裂力学的基本概念
         3.4.2 燃烧室壳体的脆性断裂 (低应力爆破) 
         3.4.3 燃烧室壳体的水压试验 
         x3.5 燃烧室壳体的受热计算及其热防护
         3.5.1 燃气对室壁的热交换 
         3.5.2 铸装式发动机燃烧室壳体的热防护
         第 4 章 喷管设计 
         4.1 喷管结构的选择 
         4.1.1 单喷管与多喷管 
         4.1.2 简单喷管与复合喷管
         4.1.3 普通喷管与潜入式喷管
         4.1.4 锥形喷管与特型喷管 
         4.2 喷管型面的设计 
         4.2.1 收敛段 
         4.2.2 临界段
         4.2.3 扩张段 
         4.3 喷管的热防护及其壳体的设计 
         4.3.1 喷管的热交换和热防护
         4.3.2 喉衬材料 
         4.3.3 耐烧蚀层材料
         4.3.4 绝热防护材料
         4.3.5 热防护层的厚度 
         4.3.6 喷管壳体设计  
         4.3.7 喷管堵盖设计
         4.4 长尾管的设计
         4.4.1 尾管的特性
         4.4.2 尾管对发动机性能的影响 
         4.4.3 长尾喷管的设计 
         4.5 推力矢量控制装置类型的选择 
         4.5.1 推力矢量控制机构的类型 
         4.5.2 推力矢量控制装置选择的原则
         第 5 章 点火装置设计
         5.1 发动机的点火性能 
         5.1.1 点火过程及表征 
         5.1.2 点火延迟期影响因素研究 
         5.2 点火装置的分类与典型结构举例 
         5.2.1 烟火剂点火器 
         5.2.2 点火发动机 
         5.3 发火系统的设计
         5.3.1 电发火管的结构 
         5.3.2 电发火管的特性参量 
         5.3.3 电发火管设计或选择的原则
         5.3.4 发火系统的安全措施
         5.4 能量释放系统的设计
         5.4.1 点火药的选择  
         5.4.2 点火药量的估算 
         5.4.3 点火药盒、点火药室和点火发动机壳体的设计
         第 6 章 地面点火试验 
         6.1 地面点火试验概述
         6.1.1 地面点火试验的目的与要求 
         6.1.2 地面点火试验的考核项目
         6.1.3 地面点火试验的类型 
         6.2 地面点火试验流程 
         6.2.1 地面点火试验的准备
         6.2.2 地面点火试验的过程与组织 
         6.3 试验数据分析与异常处理 
         6.3.1 试验数据处理 
         6.3.2 试验异常情况处理 
         参考文献 
             
  • 内容简介:
    本书系统地介绍了固体火箭发动机设计的流程和方法。全书共6章,内容涉及固体火箭发动机的总体设计以及优化设计方法,装药、燃烧室、喷管、点火装置等基本结构的设计方法,固体推进剂装药结构完整性分析和发动机地面点火试验等。书中内容与工程实际联系紧密,结构合理,详略得当,具有很强的实用性。
     本书可作为理工类高等院校飞行器动力工程、航空宇航推进理论与工程等专业的本科及研究生的主要教材之一,亦可供相关专业的科研和工程设计人员参考。
            
  • 作者简介:
    李世鹏,博士,副教授,北京理工大学宇航学院博士生导师。研究方向为:固体火箭发动机燃烧与流动仿真;固体姿轨控动力系统技术;深水固体火箭燃气射流;火箭发动机羽流特征仿真。    
  • 目录:
       第 1 章   总体设计 
         1.1 概述 
         1.1.1 固体火箭发动机的功能与结构组成
         1.1.2 固体火箭发动机的应用
         1.2 固体火箭发动机设计任务 
         1.2.1 固体火箭发动机的设计任务
         1.2.2 固体火箭发动机的设计要求 
         1.2.3 固体火箭发动机的研制过程 
         1.3 发动机结构形式选择 
         1.3.1 发动机的结构形式
         1.3.2 发动机结构形式选择原则 
         1.3.3 发动机结构形式举例 
         1.4 壳体材料及其选择 
         1.4.1 常用壳体材料
         1.4.2 壳体材料选择的原则 
         1.5 固体推进剂的选择 
         1.5.1 固体推进剂及其特性
         1.5.2 推进剂的选择原则
         1.5.3 推进剂的选用与应用
         1.6 发动机主要设计参量选择
         1.6.1 发动机直径的选择 
         1.6.2 发动机工作压强选择
         1.6.3 喷管膨胀比的选择  
         1.7 发动机热力参量和设计参量的估算
         1.7.1 发动机热力参量估算 
         1.7.2 发动机设计参量估算 
         1.8 推力方案与装药结构形式选择
         1.8.1 固体火箭发动机的推力需求
         1.8.2 推力方案与装药燃烧面的关系
         1.8.3 固体火箭发动机装药结构适用性
         1.9 固体火箭发动机的优化设计 
         1.9.1 设计准则 
         1.9.2 设计变量 
         1.9.3 约束条件 
         1.9.4 目标函数 
         1.9.5 固体火箭发动机的质量特性
         1.9.6 举例
         第 2 章 装药设计
         2.1 药型特点与选用原则
         2.1.1 装药设计基本要求 
         2.1.2 常用药型及其特点 
         2.1.3 药型选择的原则 
         2.2 装药燃烧面变化一般规律分析 
         2.2.1 二维装药燃烧面变化一般规律 
         2.2.2 典型二维装药特点及应用 
         2.2.3 典型三维药柱燃烧面变化规律 
         2.2.4 特殊药柱
         2.3 管形装药的设计
         2.3.1 装药的几何尺寸与设计参量之间的关系 
         2.3.2 多药柱装药设计 
         2.4 星形药柱的设计
         2.4.1 药柱几何参量与设计参量之间的关系
         2.4.2 通气面积与几何参量的关系
         2.4.3 剩药面积与几何参量的关系  
         2.4.4 星形药柱几何参量计算
         2.5 端燃装药设计
         2.5.1 初始段推力爬坡原因分析
         2.5.2 端面补偿方法
         2.6 通用坐标法装药设计简介 
         2.7 固体推进剂装药结构完整性分析
         2.7.1 黏弹性材料的基本特征 
         2.7.2 黏弹性模型 
         2.7.3 黏弹性材料本构关系 
         2.7.4 时间――温度等效原理 
         2.7.5 装药所承受的载荷及载荷分析简介
         第 3 章 燃烧室设计
         3.1 燃烧室壳体结构的选择 
         3.1.1 筒体结构
         3.1.2 封头结构
         3.1.3 连接结构
         3.1.4 密封结构 
         3.1.5 药柱支承件结构
         3.2 燃烧室壳体壁厚和连接强度的估算 
         3.2.1 壳体承受的载荷 
         3.2.2 金属筒体壁厚的估算 
         3.2.3 纤维缠绕筒体壁厚的估算
         3.2.4 双层材料筒体厚度的估算
         3.2.5 封头壁厚的估算
         3.2.6 连接强度的估算 
         3.3 燃烧室壳体的塑性爆破
         3.3.1 单向拉伸的极限状态  
         3.3.2 壳体的塑性爆破验算 
         3.3.3 可靠性与安全系数的关系 
         3.4 燃烧室壳体的脆性断裂
         3.4.1 断裂力学的基本概念
         3.4.2 燃烧室壳体的脆性断裂 (低应力爆破) 
         3.4.3 燃烧室壳体的水压试验 
         x3.5 燃烧室壳体的受热计算及其热防护
         3.5.1 燃气对室壁的热交换 
         3.5.2 铸装式发动机燃烧室壳体的热防护
         第 4 章 喷管设计 
         4.1 喷管结构的选择 
         4.1.1 单喷管与多喷管 
         4.1.2 简单喷管与复合喷管
         4.1.3 普通喷管与潜入式喷管
         4.1.4 锥形喷管与特型喷管 
         4.2 喷管型面的设计 
         4.2.1 收敛段 
         4.2.2 临界段
         4.2.3 扩张段 
         4.3 喷管的热防护及其壳体的设计 
         4.3.1 喷管的热交换和热防护
         4.3.2 喉衬材料 
         4.3.3 耐烧蚀层材料
         4.3.4 绝热防护材料
         4.3.5 热防护层的厚度 
         4.3.6 喷管壳体设计  
         4.3.7 喷管堵盖设计
         4.4 长尾管的设计
         4.4.1 尾管的特性
         4.4.2 尾管对发动机性能的影响 
         4.4.3 长尾喷管的设计 
         4.5 推力矢量控制装置类型的选择 
         4.5.1 推力矢量控制机构的类型 
         4.5.2 推力矢量控制装置选择的原则
         第 5 章 点火装置设计
         5.1 发动机的点火性能 
         5.1.1 点火过程及表征 
         5.1.2 点火延迟期影响因素研究 
         5.2 点火装置的分类与典型结构举例 
         5.2.1 烟火剂点火器 
         5.2.2 点火发动机 
         5.3 发火系统的设计
         5.3.1 电发火管的结构 
         5.3.2 电发火管的特性参量 
         5.3.3 电发火管设计或选择的原则
         5.3.4 发火系统的安全措施
         5.4 能量释放系统的设计
         5.4.1 点火药的选择  
         5.4.2 点火药量的估算 
         5.4.3 点火药盒、点火药室和点火发动机壳体的设计
         第 6 章 地面点火试验 
         6.1 地面点火试验概述
         6.1.1 地面点火试验的目的与要求 
         6.1.2 地面点火试验的考核项目
         6.1.3 地面点火试验的类型 
         6.2 地面点火试验流程 
         6.2.1 地面点火试验的准备
         6.2.2 地面点火试验的过程与组织 
         6.3 试验数据分析与异常处理 
         6.3.1 试验数据处理 
         6.3.2 试验异常情况处理 
         参考文献 
             
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