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第1章 绪论1

1.1航天器推进系统定义与用途1

1.1.1定义1

1.1.2用途1

1.2航天器推进系统分类与特点2

1.2.1分类2

1.2.2特点4

1.3航天器推进系统发展过程4

1.4飞行环境对航天器推进系统的影响6

1.4.1运载器发射与飞行环境对航天器推进系统的影响7

1.4.2地球大气环境对航天器推进系统的影响7

1.4.3宇宙真空和深黑低温环境对航天器推进系统的影响8

1.4.4微重力环境对航天器推进系统的影响9

1.4.5热环境对航天器推进系统的影响10

1.4.6电磁辐射和宇宙射线环境对航天器推进系统的影响11

1.4.7宇宙尘埃和空间碎片对航天器推进系统的影响13

1.5航天器空间飞行对推进系统的需求14

1.5.1航天器空间飞行轨道速度与能量需求14

1.5.2航天器轨道摄动对推进系统的需求19

1.5.3航天器机动飞行对推进装置的需求24

参考文献27

第2章 航天器推进系统应用分析29

2.1航天器推进系统主要任务29

2.2航天器推进系统应用基本要求30

2.2.1总体对推进系统的要求30

2.2.2飞行功能要求30

2.2.3系统性能要求31

2.3航天器推进系统比较与选用32

2.3.1系统比较32

2.3.2推进剂输送系统及推进剂量确定39

2.4典型空间推进系统分析39

2.4.1美国航天飞机推进系统39

2.4.2美国阿波罗飞船推进系统46

2.4.3俄罗斯联盟TM号飞船推进系统50

2.4.4中国神舟飞船推进系统56

2.4.5典型卫星推进系统59

2.4.6典型电推进系统66

参考文献69

第3章 火箭发动机基本原理70

3.1推力70

3.1.1推力室推力公式70

3.1.2真空推力72

3.1.3额定推力（又称设计状态推力）72

3.1.4地面推力72

3.2冲量与比冲73

3.2.1冲量73

3.2.2比冲73

3.2.3后效冲量74

3.3混合比74

3.4火箭发动机推力室燃气流动过程数值分析模型76

3.4.1燃烧室内燃气流动过程数学模型76

3.4.2推进剂燃烧产物的热力参数计算模型84

参考文献91

第4章 空间发动机喷管理论92

4.1喷管作用与分类92

4.1.1喷管的作用92

4.1.2喷管分类92

4.2喷管理论基础93

4.2.1管道横截面变化对燃气参数的影响93

4.2.2喷管临界截面处气流参数96

4.2.3火箭发动机喷管排气速度97

4.2.4流量公式与特征速度99

4.2.5推力系数100

4.2.6喷管面积比102

4.2.7火箭飞行高度对喷管流动过程的影响103

4.2.8喷管出口燃气压力确定106

4.3喷管分离流参数计算107

4.3.1气流分离总压损失107

4.3.2气流分离面位置确定109

4.4喷管地-空推力系数估算111

4.4.1换算方法的基本思想111

4.4.2模型发动机的选择原则111

4.4.3模型发动机推力室真空推力系数112

4.4.4实际发动机推力室的真空推力系数112

4.5考虑多种损失的低推力大面积比喷管推力系数近似计算方法113

4.5.1影响低推力大面积比喷管推力系数的因素113

4.5.2近似计算方法114

4.6高度补偿喷管118

4.6.1塞式高度补偿喷管方案118

4.6.2气动塞式高度补偿喷管飞行工作特性122

4.6.3气动塞式喷管性能预示模型123

4.7高空羽流130

4.7.1高空羽流流动特性及效应130

4.7.2高空羽流流场数值模拟方法简介132

参考文献136

第5章 空间液体火箭发动机138

5.1特点与分类138

5.2对空间液体火箭发动机的基本要求139

5.2.1对喷注器的要求139

5.2.2对推力室身部的要求142

5.3几种空间液体火箭发动机推力室143

5.3.1单组元分解推力室143

5.3.2双组元推力室144

5.3.3空间液体火箭发动机喷注器144

5.3.4直流互击式喷注单元的动量原理145

5.4液体火箭推进剂147

5.4.1飞行器对液体火箭推进剂的基本要求147

5.4.2液体火箭推进剂分类147

5.4.3液体氧化剂148

5.4.4液体燃料149

5.5空间小推力液体火箭发动机推力调节与控制152

5.5.1推力调节与控制的方式152

5.5.2变推力液体火箭发动机的推力调节原理与特性152

5.5.3影响变推力液体火箭发动机发展的关键技术157

5.6空间液体火箭发动机热分析理论159

5.6.1热量传递的三种基本方式159

5.6.2高温燃气对火箭发动机燃烧室壁及喷管壁的传热161

5.6.3空间液体火箭发动机冷却技术166

5.6.4空间液体发动机冷却方案的选择175

5.7液体推进剂雾化理论179

5.7.1推进剂雾化装置与作用179

5.7.2雾化机理与影响因素179

5.7.3雾化质量参数180

5.7.4典型喷注单元液滴平均直径和喷雾尺寸分布181

5.7.5液滴数模型183

5.8液体推进剂着火与燃烧理论183

5.8.1推进剂着火与火焰传播理论183

5.8.2对流环境中推进剂蒸发与燃烧理论192

5.8.3液滴温升计算模型198

5.8.4液滴半径变化计算模型199

5.8.5液滴速度计算模型199

5.8.6应用实例200

5.9空间液体发动机推力室动态响应特性分析模型201

5.9.1电磁阀的流量及损失模型201

5.9.2喷注器集液腔充填的动态模型203

5.9.3喷注器流量模型204

5.9.4推力室模型204

5.9.5空间发动机动态特性仿真计算实例207

5.10液体火箭发动机不稳定燃烧211

5.10.1概述211

5.10.2低频不稳定燃烧213

5.10.3中频不稳定燃烧217

5.10.4高频不稳定燃烧220

参考文献242

第6章 空间固体火箭发动机244

6.1固体火箭发动机的基本结构与工作过程244

6.1.1空间固体火箭发动机的基本结构与特点244

6.1.2固体火箭发动机工作过程245

6.2固体火箭发动机内弹道性能参数计算零维模型246

6.2.1基本假设与物理模型246

6.2.2质量守恒方程246

6.2.3能量守恒方程248

6.2.4燃烧室平衡压强和平衡温度249

6.2.5燃烧室点火压强250

6.3典型空间固体发动机250

6.3.1 FG-47固体火箭发动机251

6.3.2 DFH-2A固体火箭发动机252

6.4固体火箭发动机点火装置及高空点火技术253

6.4.1安全点火装置253

6.4.2高空点火技术254

6.5固体火箭推进剂254

6.5.1运载火箭与导弹对固体火箭推进剂的要求254

6.5.2固体火箭推进剂分类255

6.5.3双基推进剂256

6.5.4复合推进剂256

6.5.5复合改性双基推进剂257

6.5.6固体火箭发动机装药258

6.5.7固体火箭推进剂研究发展趋势260

参考文献262

第7章 小推力液体火箭发动机推进剂输送系统原理263

7.1对小推力空间液体火箭推进剂输送系统的要求263

7.2空间化学小推力火箭发动机输送系统选择及参数确定265

7.2.1系统方案选择265

7.2.2增压气瓶压力确定268

7.2.3推进剂贮箱压力确定269

7.2.4系统元件及管路尺寸确定269

7.2.5流体流动沿程损失269

7.3空间发动机贮箱增压工质选择及参数估算272

7.3.1贮箱增压气体选择272

7.3.2贮箱增压工质工作参数估算模型274

7.4空间液体火箭发动机推进剂输送系统动态特性分析方法277

7.4.1推进剂输送系统动态特性分析数学模型278

7.4.2推进剂输送管路动力学方程求解特征线方法285

7.4.3推进剂输送系统动态特性分析数学模型应用举例292

7.5零（微）重力条件下的推进剂管理293

7.5.1零（微）重力条件下的分子作用力294

7.5.2空间发动机推进剂排出方法296

7.5.3空间发动机典型推进剂管理装置比较301

参考文献303

第8章 电推进原理305

8.1电推进组成与分类305

8.1.1基本组成305

8.1.2分类306

8.2电推进特点与功能306

8.2.1特点306

8.2.2基本功用307

8.3基本性能参数309

8.3.1输出功率309

8.3.2电推力器效率309

8.3.3比功率310

8.3.4有效载荷质量比311

8.4电热式电推进313

8.4.1电阻加热式电火箭发动机313

8.4.2电弧加热式电火箭发动机314

8.4.3微波加热发动机316

8.5静电式电推进318

8.5.1静电加速式电火箭发动机工作原理与特点318

8.5.2静电加速式电火箭发动机分类319

8.5.3基本关系式319

8.5.4典型静电加速式电火箭发动机320

8.6电磁式电推进323

8.6.1基本原理与特点323

8.6.2分类323

8.6.3典型电磁式发动机324

参考文献329

第9章 空间火箭发动机环境试验技术330

9.1概述330

9.1.1空间火箭发动机环境试验定义、目的、作用330

9.1.2空间发动机环境分类与定义330

9.1.3空间发动机试验分类与简介331

9.2空间发动机高空与空间环境模拟试验334

9.2.1模拟的空间环境条件和主要试验类型334

9.2.2高空和空间环境试验主要研究内容335

9.2.3高空和空间环境试验主要技术要求335

9.2.4高空和空间环境试验主要技术问题337

9.2.5高空和空间环境模拟试验系统实现方法337

9.2.6圆柱形扩压器参数计算方法340

9.2.7高空和空间环境模拟试验羽流效应测试方法与设备342

9.3典型高空和空间性能模拟试验系统345

9.3.1 GS-1高空模拟试验系统345

9.3.2 GS-2高空模拟试验系统346

参考文献349