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第1章 绪论1

1.1 喷气推进装置的分类1

1.1.1 吸气式发动机2

1.1.2 火箭发动机2

1.1.3 组合发动机3

1.2 固体火箭发动机的基本结构与特点5

1.2.1 固体火箭发动机的基本结构5

1.2.2 固体火箭发动机的特点8

1.3 固体火箭发动机工作过程及主要性能参数简介9

1.3.1 固体火箭发动机的工作过程9

1.3.2 主要性能参数简介10

1.4 固体火箭推进技术的发展与应用11

1.4.1 固体火箭推进技术的发展简史11

1.4.2 我国现代固体火箭推进技术的发展13

1.4.3 固体火箭推进技术的应用与发展现状15

第2章 固体推进剂、绝热层、衬层23

2.1 概述23

2.2 各类固体推进剂的性能特点24

2.2.1 双基推进剂24

2.2.2 复合推进剂25

2.2.3 改性双基推进剂26

2.2.4 微烟、少烟推进剂27

2.3 复合固体推进剂的性能预示30

2.3.1 能量特性30

2.3.2 燃速特性36

2.3.3 力学性能40

2.3.4 药浆流变性能42

2.4 复合固体推进剂配方设计44

2.4.1 黏合剂、氧化剂、金属添加剂选择45

2.4.2 主组分最佳含量49

2.4.3 固化体系50

2.4.4 固化参数53

2.4.5 键合剂54

2.4.6 增塑剂57

2.4.7 工艺助剂59

2.4.8 燃速调节剂59

2.4.9 氧化剂的粒度与级配62

2.4.10 铝粉粒度67

2.4.11 防老剂68

2.5 燃速与力学性能的控制技术70

2.5.1 燃速控制70

2.5.2 力学性能控制73

2.6 绝热层76

2.6.1 绝热层的性能要求76

2.6.2 绝热层的分类77

2.6.3 绝热层配方设计79

2.6.4 绝热层烧蚀率测试83

2.7 衬层85

2.7.1 衬层的性能要求86

2.7.2 衬层的配方组成86

2.7.3 界面黏结技术88

2.7.4 衬层药柱界面防迁移技术90

第3章 固体火箭发动机装药设计91

3.1 推进剂型号与装药药型的选择91

3.1.1 推进剂选择91

3.1.2 装药药型的选择95

3.2 单孔管状药的装药设计96

3.2.1 装药尺寸与设计参量的关系96

3.2.2 不同约束条件下的装药设计方法101

3.3 星孔药的装药设计108

3.3.1 装药尺寸与设计参量的关系108

3.3.2 星孔装药设计方法118

3.4 轮孔药的装药设计122

3.4.1 装药尺寸与设计参量之间的关系122

3.4.2 轮孔装药设计方法128

3.5 复合药型装药设计131

3.5.1 变截面星孔装药设计131

3.5.2 双燃速推进剂装药设计135

3.6 装药的包覆139

3.6.1 包覆层的主要功能140

3.6.2 包覆材料的选择140

3.6.3 包覆的工艺方法142

3.7 装药结构完整性设计143

3.7.1 固体推进剂黏弹性力学特征144

3.7.2 描述固体推进剂力学性能的几种本构模型145

3.7.3 推进剂力学性能的温度效应149

3.7.4 固体推进剂药柱载荷分析151

3.7.5 推进剂药柱的破坏分析153

第4章 燃烧室壳体设计157

4.1 概述157

4.2 燃烧室壳体结构157

4.2.1 圆筒段结构157

4.2.2 封头结构159

4.2.3 连接结构159

4.2.4 密封结构160

4.2.5 挡药板设计161

4.3 燃烧室壳体壁厚的确定162

4.3.1 筒体壁厚的确定162

4.3.2 封头壁厚的确定166

4.3.3 带椭球封头的壳体应力分析168

4.4 燃烧室壳体爆破压强171

4.5 壳体安全系数与可靠性概率172

4.6 燃烧室壳体低应力破坏173

4.7 纤维缠绕壳体设计175

4.7.1 纤维缠绕壳体壁厚计算的假设175

4.7.2 纤维缠绕壳体壁厚计算175

第5章 喷管设计179

5.1 概述179

5.2 喷管结构设计179

5.2.1 喷管材料选择179

5.2.2 型面设计180

5.2.3 喷管热防护设计187

5.2.4 喷管壳体设计189

5.3 喷管的特征参数与气动计算190

5.4 喷管中两相流动192

5.4.1 一维两相平衡流动192

5.4.2 一维两相常滞后流动193

5.5 长尾管设计194

5.5.1 长尾管长度限制195

5.5.2 长尾管计算195

5.5.3 长尾管热防护设计196

5.6 推力矢量控制197

5.6.1 对推力矢量控制的要求与方案比较197

5.6.2 几种推力矢量控制系统198

5.7 推力终止装置设计201

5.7.1 推力终止原理与反推力201

5.7.2 推力终止机构201

第6章 点火装置设计204

6.1 概述204

6.2 点火装置设计依据204

6.3 点火装置分类及选择205

6.4 发火管选择207

6.5 烟火剂点火器209

6.5.1 点火药的种类209

6.5.2 点火药量计算210

6.5.3 药盒设计212

6.6 点火发动机213

第7章 固体火箭发动机的性能参数215

7.1 推力、推力系数和特征速度215

7.1.1 推力的基本公式215

7.1.2 真空推力和最佳推力218

7.1.3 推力系数220

7.1.4 特征速度和等效排气速度225

7.1.5 推力的影响因素227

7.2 总冲和比冲228

7.2.1 总冲229

7.2.2 比冲229

7.2.3 比冲的影响因素231

7.3 火箭的理想飞行速度233

7.3.1 变质量系统的运动方程233

7.3.2 火箭的理想飞行速度234

7.3.3 火箭的最大理想飞行速度235

7.3.4 火箭飞行性能与多级火箭236

7.4 固体火箭发动机的效率与实际性能参数239

7.4.1 固体火箭发动机的效率239

7.4.2 固体火箭发动机性能参数的修正242

7.4.3 固体火箭发动机的实际性能参数预估251

7.4.4 预估固体火箭发动机实际比冲的统计法252

7.4.5 固体火箭发动机实际性能的测量与计算253

第8章 固体火箭发动机内弹道参数计算255

8.1 零维内弹道微分方程256

8.1.1 装药燃烧阶段内弹道方程256

8.1.2 拖尾段内弹道方程258

8.2 平衡压强258

8.2.1 平衡压强的计算公式258

8.2.2 平衡压强的影响因素260

8.3 燃烧室压强的稳定性分析262

8.3.1 燃烧室压强稳定的一般条件262

8.3.2 装填参量不变时燃烧室压强的稳定条件264

8.3.3 装填参量变化时燃烧室压强的稳定条件266

8.4 零维内弹道计算与分析268

8.4.1 压强-时间曲线微分方程分析268

8.4.2 四阶龙格-库塔法介绍269

8.4.3 计算步骤270

8.4.4 后效段计算270

8.4.5 固体火箭发动机压强-时间曲线的特征273

8.4.6 燃烧室头部压强计算274

8.4.7 推力和其他参数计算275

8.5 特殊装药发动机的内弹道276

8.5.1 双室双推力发动机和两次点火发动机277

8.5.2 单室双推力发动机277

8.5.3 不同推进剂串联组合装药发动机的内弹道278

8.6 一维内弹道281

8.6.1 一维内弹道方程组281

8.6.2 一阶常系数微分方程组的龙格-库塔解法283

8.6.3 一维内弹道方程组的求解283

8.7 内弹道性能的预示精度285

8.7.1 内弹道参数的随机偏差预估286

8.7.2 提高内弹道预示精度的途径291

第9章 特殊固体火箭发动机296

9.1 概述296

9.2 单室双推力与多推力固体火箭发动机296

9.2.1 实现单室双推力的可能途径297

9.2.2 单室双推力固体火箭发动机设计301

9.2.3 单室多推力固体火箭发动机305

9.3 无喷管固体火箭发动机307

9.3.1 无喷管固体火箭发动机的意义307

9.3.2 无喷管固体火箭发动机设计308

9.4 多次点火脉冲固体火箭发动机316

9.4.1 脉冲固体火箭发动机的特点316

9.4.2 应用脉冲固体火箭发动机的意义316

9.4.3 脉冲固体火箭发动机设计318

9.4.4 脉冲固体火箭发动机的关键技术320

第10章 固体冲压发动机简介322

10.1 火箭冲压发动机322

10.1.1 基本组成及作用323

10.1.2 火箭冲压发动机分类323

10.2 火箭冲压发动机的主要性能参数324

10.2.1 有效推力Fef325

10.2.2 推力系数327

10.3 整体式火箭冲压发动机328

10.3.1 整体式冲压发动机328

10.3.2 整体式固体火箭冲压发动机329

10.3.3 整体式固体火箭冲压发动机典型结构方案举例331

10.4 贫氧固体推进剂334

10.4.1 贫氧固体推进剂的特点334

10.4.2 贫氧固体推进剂组分的选择334

10.5 火箭冲压发动机的发展与展望336

参考文献338