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火箭发动机原理

火箭发动机原理
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作者: 著
出版社: 科学出版社
2021-11
ISBN: 9787030698858
定价: 68.00
分类: 工程技术
13人买过
  • 《火箭发动机原理》阐述化学火箭发动机原理。《火箭发动机原理》共12章，主要内容概括为：喷气推进反作用和火箭速度增量方程的质点动力学，火箭发动机推力公式的控制体方法，高温高压气团形成高速定向射流的状态关联式的热力学与气体动力学原理，化学键能转化为热能所产生气体的热物性计算的热化学原理，固体推进剂装药生成流量可调节燃气的热化学、热力学和几何学计算原理，推力室冷却和热防护的流体与壁之间传热现象与估算原理，泵对液体增压、燃气驱动涡轮的叶轮机械学、热力学与流体力学原理，燃烧过程的传热传质现象、热化学与流体力学及过程稳定性原理。 目录 

    第1章 火箭飞行力学基础 1 

    1.1 喷气推进概念 1 

    1.2 火箭速度增量方程 1 

    1.3 运载火箭重力损失和*优加速度 3 

    1.4 火箭分级 6 

    思考与练习题 7 

    第2章 火箭发动机性能参数 8 

    2.1 动量定理的回顾 8 

    2.1.1 动量定理应用于固定质量的系统 8 

    2.1.2 动量定理应用于几何形状固定的控制体 9 

    2.2 火箭的推力 10 

    2.2.1 火箭静态推力 10 

    2.2.2 飞行中火箭的推力 10 

    2.3 比冲量 12 

    2.4 火箭推进的能量效率 13 

    2.4.1 理想热火箭推进的能量平衡 13 

    2.4.2 推进效率 14 

    2.4.3 燃烧效率和内效率 14 

    2.4.4 实际热火箭推进的能量损失 15 

    思考与练习题 15 

    第3章 热火箭喷管模型 16 

    3.1 热火箭发动机现象学初步概念 16 

    3.2 喷管流动的燃气初始状态 16 

    3.3 喷管流动模型的类别 17 

    3.4 完全气体通道流动的质量流量 18 

    3.5 喷管性能参数及出口压强的影响 22 

    3.6 非理想膨胀效应 25 

    3.7 喷管构型与流动的联系 26 

    3.7.1 喷管类型 26 

    3.7.2 流动马赫数随扩张角的变化 27 

    3.7.3 喷管壁面线沿轴向的变化 29 

    思考与练习题 31 

    第4章 燃气状态参数计算 32 

    4.1 火箭燃气喷射模型回顾 32 

    4.2 燃烧热化学 32 

    4.2.1 燃气平衡态 33 

    4.2.2 燃烧的能量转化与守恒关系 33 

    4.2.3 燃烧终态稳定的化学平衡条件 35 

    4.2.4 化学反应平衡常数的表示形式 37 

    4.2.5 复杂燃烧产物组分与温度的确定方法 38 

    4.3 比热容的温度和分子结构相关性 42 

    4.4 喷管流动中的热化学 45 

    4.5 产物成分确定的进一步说明 48 

    思考与练习题 49 

    第5章 固体火箭发动机内弹道学 50 

    5.1 概述 50 

    5.2 平衡室压方程 51 

    5.3 室压稳定条件 52 

    5.4 燃速的初温敏感度 54 

    5.5 装药构型与燃面计算 55 

    5.5.1 端面燃烧药型 56 

    5.5.2 径向燃烧药型 56 

    5.5.3 星形装药 56 

    5.5.4 分段装药 57 

    思考与练习题 57 

    第6章 推力室冷却与传热 58 

    6.1 冷却方式 58 

    6.2 再生冷却中的传热与流动 60 

    6.2.1 槽道内流体与固壁之间的对流传热 60 

    6.2.2 槽道内流动的摩擦压降 62 

    6.2.3 雷诺比拟 63 

    6.2.4 热燃气侧透过边界层的传热 64 

    6.3 烧蚀冷却 65 

    思考与练习题 69 

    第7章 推力矢量机构与增压系统 70 

    7.1 推力矢量机构 70 

    7.2 增压系统 71 

    7.3 推进剂储箱质量估算 73 

    思考与练习题 75 

    第8章 离心泵流体力学原理 76 

    8.1 离心泵 76 

    8.1.1 离心泵的结构和简图 76 

    8.1.2 泵的基本参数 77 

    8.1.3 泵和其他叶轮机械的关系 78 

    8.2 水力学基础 78 

    8.3 离心泵工作轮作用理论 82 

    8.3.1 速度三角形 82 

    8.3.2 理论扬程 83 

    8.3.3 工作轮的吸入口和预漩 84 

    8.3.4 欧拉性能曲线 85 

    8.3.5 实际离心泵工作轮的液流 85 

    8.3.6 欧拉扬程的漩涡理论 87 

    8.4 比转速与工作轮参数选择 89 

    8.4.1 离心泵参数的量纲分析 89 

    8.4.2 特征准则数的应用 90 

    8.4.3 工作轮参数选择 91 

    8.5 离心泵的损失与性能曲线 91 

    8.6 离心泵中的汽蚀 94 

    思考与练习题 95 

    第9章 涡轮气动热力学原理 96 

    9.1 涡轮结构与燃气流动特征 96 

    9.2 涡轮基元级气动热力学 97 

    9.2.1 燃气输出比功方程 97 

    9.2.2 反力度与涡轮级燃气比功及效率关系 99 

    9.2.3 涡轮基元级中燃气热力参数变化 101 

    9.2.4 燃气流量系数和功率系数 101 

    9.2.5 反力度的径向分布 102 

    9.2.6 *佳喷管出口气流切向马赫数 102 

    9.3 叶片结构强度导论 104 

    9.3.1 叶片厚度与气动载荷 104 

    9.3.2 环截面单位面积的燃气质量流量与叶片应力 105 

    9.3.3 旋转叶片的容许温度限制 106 

    9.4 涡轮级气动热力学 106 

    9.4.1 动叶栅中的损失 107 

    9.4.2 叶型损失 107 

    9.4.3 叶片表面边界层流动 108 

    9.4.4 端壁气体动力学 109 

    9.5 涡轮性能参数计算 109 

    思考与练习题 110 

    第10章 液体喷雾燃烧学 111 

    10.1 概述 111 

    10.2 简化的单个液滴汽化和燃烧模型 112 

    10.2.1 氧化剂液滴在富燃气氛中汽化和燃烧的解析模型 112 

    10.2.2 氧化剂液滴在富燃气氛中汽化和燃烧的特征参数量级 116 

    10.3 燃烧室特征长度计算 117 

    10.4 离心式喷嘴流量特性计算模型 119 

    10.5 电火花点燃理论 122 

    10.5.1 电极放电点燃预混气模型 122 

    10.5.2 预混气中层流火焰传播模型 123 

    10.6 一些重要的燃烧机理 126 

    思考与练习题 128 

    第11章 不稳定燃烧分析与抑制 129 

    11.1 低频不稳定燃烧 129 

    11.2 高频不稳定燃烧 131 

    11.2.1 燃气运动方程 132 

    11.2.2 不稳定的一般条件 133 

    11.2.3 敏感时滞理论 134 

    11.3 不稳定燃烧的抑制 135 

    11.3.1 概述 135 

    11.3.2 声学吸收器的谐振腔模型 135 

    思考与练习题 139 

    第12章 固体推进剂及其燃烧特性 140 

    12.1 推进剂组分及其热化学性质 140 

    12.2 固体推进剂的稳态燃烧模型 142 

    12.2.1 双基推进剂的燃烧 142 

    12.2.2 不含金属的复合推进剂的燃烧 143 

    12.2.3 铝粉在固体推进剂中的燃烧 144 

    12.3 固体推进剂燃速的控制因素 145 

    12.3.1 燃烧波的一般描述 145 

    12.3.2 燃烧波中的传热机理 146 

    12.3.3 固相中的传热 146 

    12.3.4 气相中的传热 147 

    12.3.5 用简化的气相传热模型计算推进剂燃速 148 

    12.3.6 气相中的燃烧速率 149 

    12.4 燃烧增强现象 150 

    思考与练习题 151 

    参考文献 152
  • 内容简介:
    《火箭发动机原理》阐述化学火箭发动机原理。《火箭发动机原理》共12章，主要内容概括为：喷气推进反作用和火箭速度增量方程的质点动力学，火箭发动机推力公式的控制体方法，高温高压气团形成高速定向射流的状态关联式的热力学与气体动力学原理，化学键能转化为热能所产生气体的热物性计算的热化学原理，固体推进剂装药生成流量可调节燃气的热化学、热力学和几何学计算原理，推力室冷却和热防护的流体与壁之间传热现象与估算原理，泵对液体增压、燃气驱动涡轮的叶轮机械学、热力学与流体力学原理，燃烧过程的传热传质现象、热化学与流体力学及过程稳定性原理。
  • 目录:
    目录 

    第1章 火箭飞行力学基础 1 

    1.1 喷气推进概念 1 

    1.2 火箭速度增量方程 1 

    1.3 运载火箭重力损失和*优加速度 3 

    1.4 火箭分级 6 

    思考与练习题 7 

    第2章 火箭发动机性能参数 8 

    2.1 动量定理的回顾 8 

    2.1.1 动量定理应用于固定质量的系统 8 

    2.1.2 动量定理应用于几何形状固定的控制体 9 

    2.2 火箭的推力 10 

    2.2.1 火箭静态推力 10 

    2.2.2 飞行中火箭的推力 10 

    2.3 比冲量 12 

    2.4 火箭推进的能量效率 13 

    2.4.1 理想热火箭推进的能量平衡 13 

    2.4.2 推进效率 14 

    2.4.3 燃烧效率和内效率 14 

    2.4.4 实际热火箭推进的能量损失 15 

    思考与练习题 15 

    第3章 热火箭喷管模型 16 

    3.1 热火箭发动机现象学初步概念 16 

    3.2 喷管流动的燃气初始状态 16 

    3.3 喷管流动模型的类别 17 

    3.4 完全气体通道流动的质量流量 18 

    3.5 喷管性能参数及出口压强的影响 22 

    3.6 非理想膨胀效应 25 

    3.7 喷管构型与流动的联系 26 

    3.7.1 喷管类型 26 

    3.7.2 流动马赫数随扩张角的变化 27 

    3.7.3 喷管壁面线沿轴向的变化 29 

    思考与练习题 31 

    第4章 燃气状态参数计算 32 

    4.1 火箭燃气喷射模型回顾 32 

    4.2 燃烧热化学 32 

    4.2.1 燃气平衡态 33 

    4.2.2 燃烧的能量转化与守恒关系 33 

    4.2.3 燃烧终态稳定的化学平衡条件 35 

    4.2.4 化学反应平衡常数的表示形式 37 

    4.2.5 复杂燃烧产物组分与温度的确定方法 38 

    4.3 比热容的温度和分子结构相关性 42 

    4.4 喷管流动中的热化学 45 

    4.5 产物成分确定的进一步说明 48 

    思考与练习题 49 

    第5章 固体火箭发动机内弹道学 50 

    5.1 概述 50 

    5.2 平衡室压方程 51 

    5.3 室压稳定条件 52 

    5.4 燃速的初温敏感度 54 

    5.5 装药构型与燃面计算 55 

    5.5.1 端面燃烧药型 56 

    5.5.2 径向燃烧药型 56 

    5.5.3 星形装药 56 

    5.5.4 分段装药 57 

    思考与练习题 57 

    第6章 推力室冷却与传热 58 

    6.1 冷却方式 58 

    6.2 再生冷却中的传热与流动 60 

    6.2.1 槽道内流体与固壁之间的对流传热 60 

    6.2.2 槽道内流动的摩擦压降 62 

    6.2.3 雷诺比拟 63 

    6.2.4 热燃气侧透过边界层的传热 64 

    6.3 烧蚀冷却 65 

    思考与练习题 69 

    第7章 推力矢量机构与增压系统 70 

    7.1 推力矢量机构 70 

    7.2 增压系统 71 

    7.3 推进剂储箱质量估算 73 

    思考与练习题 75 

    第8章 离心泵流体力学原理 76 

    8.1 离心泵 76 

    8.1.1 离心泵的结构和简图 76 

    8.1.2 泵的基本参数 77 

    8.1.3 泵和其他叶轮机械的关系 78 

    8.2 水力学基础 78 

    8.3 离心泵工作轮作用理论 82 

    8.3.1 速度三角形 82 

    8.3.2 理论扬程 83 

    8.3.3 工作轮的吸入口和预漩 84 

    8.3.4 欧拉性能曲线 85 

    8.3.5 实际离心泵工作轮的液流 85 

    8.3.6 欧拉扬程的漩涡理论 87 

    8.4 比转速与工作轮参数选择 89 

    8.4.1 离心泵参数的量纲分析 89 

    8.4.2 特征准则数的应用 90 

    8.4.3 工作轮参数选择 91 

    8.5 离心泵的损失与性能曲线 91 

    8.6 离心泵中的汽蚀 94 

    思考与练习题 95 

    第9章 涡轮气动热力学原理 96 

    9.1 涡轮结构与燃气流动特征 96 

    9.2 涡轮基元级气动热力学 97 

    9.2.1 燃气输出比功方程 97 

    9.2.2 反力度与涡轮级燃气比功及效率关系 99 

    9.2.3 涡轮基元级中燃气热力参数变化 101 

    9.2.4 燃气流量系数和功率系数 101 

    9.2.5 反力度的径向分布 102 

    9.2.6 *佳喷管出口气流切向马赫数 102 

    9.3 叶片结构强度导论 104 

    9.3.1 叶片厚度与气动载荷 104 

    9.3.2 环截面单位面积的燃气质量流量与叶片应力 105 

    9.3.3 旋转叶片的容许温度限制 106 

    9.4 涡轮级气动热力学 106 

    9.4.1 动叶栅中的损失 107 

    9.4.2 叶型损失 107 

    9.4.3 叶片表面边界层流动 108 

    9.4.4 端壁气体动力学 109 

    9.5 涡轮性能参数计算 109 

    思考与练习题 110 

    第10章 液体喷雾燃烧学 111 

    10.1 概述 111 

    10.2 简化的单个液滴汽化和燃烧模型 112 

    10.2.1 氧化剂液滴在富燃气氛中汽化和燃烧的解析模型 112 

    10.2.2 氧化剂液滴在富燃气氛中汽化和燃烧的特征参数量级 116 

    10.3 燃烧室特征长度计算 117 

    10.4 离心式喷嘴流量特性计算模型 119 

    10.5 电火花点燃理论 122 

    10.5.1 电极放电点燃预混气模型 122 

    10.5.2 预混气中层流火焰传播模型 123 

    10.6 一些重要的燃烧机理 126 

    思考与练习题 128 

    第11章 不稳定燃烧分析与抑制 129 

    11.1 低频不稳定燃烧 129 

    11.2 高频不稳定燃烧 131 

    11.2.1 燃气运动方程 132 

    11.2.2 不稳定的一般条件 133 

    11.2.3 敏感时滞理论 134 

    11.3 不稳定燃烧的抑制 135 

    11.3.1 概述 135 

    11.3.2 声学吸收器的谐振腔模型 135 

    思考与练习题 139 

    第12章 固体推进剂及其燃烧特性 140 

    12.1 推进剂组分及其热化学性质 140 

    12.2 固体推进剂的稳态燃烧模型 142 

    12.2.1 双基推进剂的燃烧 142 

    12.2.2 不含金属的复合推进剂的燃烧 143 

    12.2.3 铝粉在固体推进剂中的燃烧 144 

    12.3 固体推进剂燃速的控制因素 145 

    12.3.1 燃烧波的一般描述 145 

    12.3.2 燃烧波中的传热机理 146 

    12.3.3 固相中的传热 146 

    12.3.4 气相中的传热 147 

    12.3.5 用简化的气相传热模型计算推进剂燃速 148 

    12.3.6 气相中的燃烧速率 149 

    12.4 燃烧增强现象 150 

    思考与练习题 151 

    参考文献 152
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