运载火箭液氧煤油增压输送 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　国外现役主力火箭大都采用液氧煤油发动机和液氢液氧发动机作为主动力，如宇宙神系列、猎鹰、天顶号、联盟系列等。我国现役火箭中，只有CZ-3系列的三级使用液氢液氧推进剂，其他火箭或子级的主动力均使用偏二甲肼／四氧化二氮为推进剂。近年来，随着液氧煤油动力系统研制关键技术的突破，液氧煤油也将成为我国后续新一代运载火箭的主流推进剂。
　　对于低温发动机的设计、研制及应用已有相应的文献资料和书籍，对使用常规推进剂的增压输送系统也有相应专著，但对于使用液氧煤油发动机的增压输送系统的相关专著未见，文献很少或比较分散。国外先后进行了大量低温推进剂的增压输送系统的研究与试验，但其报道资料也比较零散，相关文献也以总体设计为主。《运载火箭液氧煤油增压输送》是在新一代运载火箭研制的背景下，结合编写人员长期工程经验，系统而详尽地描述了液氧煤油发动机增压输送系统的设计过程，对液氧煤油增压输送系统中的系统方案选择、氧箱低温增压计算、低温发动机预冷、低温推进剂纵向耦合振动（POGO）以及管路、低温阀门等多个方面进行了深入研究，对相应课题和成果进行了汇编，形成了一套相对完整的液氧煤油增压输送系统设计理论体系、关键技术和主要产品等的系统论述。
　　全书共9章，第1章绪论，对增压输送系统进行总的概述，介绍了运载火箭增压输送系统的一般分类、组成及发展历程和趋势；第2章液氧自生增压系统，介绍了液氧自生增压系统的特点、关键技术；第3章氦气增压系统，对运载火箭多种氦气增压方案进行了分析和建模；第4章液氧煤油发动机预冷系统，对液氧煤油发动机预冷系统的原理、预冷方案及预冷仿真模型进行了论述，提出了多种预冷方法；第5章增压输送系统总装设计，对动力系统布局及管路系统的设计进行了介绍；第6章增压输送系统仿真分析，对液氧贮箱内三维增压模型进行了分析和全系统仿真建模；第7章低温推进剂POGO抑制设计，对低温推进剂的POGO振动原理、抑制方法和试验进行了分析；第8章阀门设计、分析与试验，对增压输送系统的阀门附件研制进行了描述；第9章增压输送系统可靠性设计，主要针对使用低温推进剂的运载火箭可靠性设计模型提出了新的方法。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 引言
1．2 增压输送系统
1．3 增压系统概述
1．3．1 自生增压系统
1．3．2 惰性气体增压系统
1．3．3 预增压系统
1．4 输送系统概述
1．4．1 输送系统
1．4．2 防漩防塌装置
1．5 增压输送系统试验
1．6 液氧煤油火箭增压输送系统
1．6．1 液氧煤油发动机概述
1．6．2 液氧煤油火箭增压输送系统设计
1．6．3 发动机预冷系统
1．6．4 低温推进剂加注

第2章 液氧自生增压系统
2．1 引言
2．2 自生增压方案概述
2．2．1 国外火箭液氧自生增压方案
2．2．2 国内液氧煤油高压补燃发动机增压方案
2．3 自生增压系统组成
2．4 自生增压系统设计
2．4．1 系统设计
2．4．2 氧系统自生增压模型
2．5 液氧自生增压系统试验
2．5．1 氧系统冷流试验
2．5．2 动力系统热试车

第3章 氦气增压系统
3．1 引言
3．2 氦气增压
3．2．1 常温氦增压方案
3．2．2 冷氦增压方案
3．2．3 超临界氦增压方案
3．3 氦气增压系统设计
3．3．1 “开式”氦气增压系统
3．3．2 “闭式”氦气增压系统
3．3．3 预增压系统及补压系统设计
3．4 氦气增压计算
3．4．1 气瓶放气过程计算
3．4．2 增压气路计算
3．4．3 输送管流阻计算
3．4．4 发动机入口压力计算
3．4．5 贮箱增压计算
3．4．6 算例
3．5 氦气增压系统试验与全系统冷流试验
3．5．1 氦气增压系统试验
3．5．2 全系统冷流试验

第4章 液氧煤油发动机预冷系统
4．1 发动机预冷系统概述
4．2 间歇泉现象
4．2．1 间歇泉现象机理分析
4．2．2 解决间歇泉问题的措施
4．3 发动机预冷方案国内外发展概况
4．3．1 排放预冷方案
4．3．2 自然循环预冷方案
4．3．3 强制循环预冷方案
4．3．4 组合式预冷方案
4．4 预冷系统仿真分析
4．4．1 物理模型概述
4．4．2 基本方程
4．4．3 两相流动流型判别
4．4．4 沸腾传热特征点的判别
4．4．5 相间摩擦模型

第5章 增压输送系统总装设计
第6章 增压输送系统仿真分析
第7章 低温推进剂POGO抑制设计
第8章 阀门设计、分析与试验
第9章 增压输送系统可靠性设计
参考文献

前言/序言

　　从20世纪开始，美国、欧洲等航天强国以采用无毒推进剂、提高火箭性能、降低成本等作为主要设计原则，成功研发了多种新型低温火箭。高比冲、高可靠性、模块化、通用化、系列化、低成本的大推力火箭是近些年运载火箭发展的方向。我国面向21世纪的航天发展战略和规划中，关于运载火箭的一条重要目标是“开发新一代无毒、无污染、高性能和低成本的运载火箭”。新一代运载火箭是通用化、组合化、系列化的全新系列运载火箭产品，使用液氧煤油发动机为主动力的新型动力系统是火箭研制的核心关键技术。
　　国外现役主力火箭大都采用液氧煤油发动机和液氢液氧发动机作为主动力，如宇宙神系列、猎鹰、天顶号、联盟系列等。我国现役火箭中，只有CZ-3系列的三级使用液氢液氧推进剂，其他火箭或子级的主动力均使用偏二甲肼／四氧化二氮为推进剂。近年来，随着液氧煤油动力系统研制关键技术的突破，液氧煤油也将成为我国后续新一代运载火箭的主流推进剂。
　　对于低温发动机的设计、研制及应用已有相应的文献资料和书籍，对使用常规推进剂的增压输送系统也有相应专著，但对于使用液氧煤油发动机的增压输送系统的相关专著未见，文献很少或比较分散。国外先后进行了大量低温推进剂的增压输送系统的研究与试验，但其报道资料也比较零散，相关文献也以总体设计为主。本书是在新一代运载火箭研制的背景下，结合编写人员长期工程经验，系统而详尽地描述了液氧煤油发动机增压输送系统的设计过程，对液氧煤油增压输送系统中的系统方案选择、氧箱低温增压计算、低温发动机预冷、低温推进剂纵向耦合振动（POGO）以及管路、低温阀门等多个方面进行了深入研究，对相应课题和成果进行了汇编，形成了一套相对完整的液氧煤油增压输送系统设计理论体系、关键技术和主要产品等的系统论述。
　　全书共9章，第1章绪论，对增压输送系统进行总的概述，介绍了运载火箭增压输送系统的一般分类、组成及发展历程和趋势；第2章液氧自生增压系统，介绍了液氧自生增压系统的特点、关键技术；第3章氦气增压系统，对运载火箭多种氦气增压方案进行了分析和建模；第4章液氧煤油发动机预冷系统，对液氧煤油发动机预冷系统的原理、预冷方案及预冷仿真模型进行了论述，提出了多种预冷方法；第5章增压输送系统总装设计，对动力系统布局及管路系统的设计进行了介绍；第6章增压输送系统仿真分析，对液氧贮箱内三维增压模型进行了分析和全系统仿真建模；第7章低温推进剂POGO抑制设计，对低温推进剂的POGO振动原理、抑制方法和试验进行了分析；第8章阀门设计、分析与试验，对增压输送系统的阀门附件研制进行了描述；第9章增压输送系统可靠性设计，主要针对使用低温推进剂的运载火箭可靠性设计模型提出了新的方法。
　　下列人员在本书的创作过程中做出了重要贡献：第1章张亮；第2章张浩、胡峥；第3章张亮、姚娜、李会萍；第4章孙礼杰、张亮、耑锐；第5章张浩、张荣荣、缪五兵、王振剑；第6章赵栋梁、程光平、金鑫；第7章刘锦凡、吴雪蛟；第8章石玉鹏、滕浩、臧辉、王文彬；第9章吕箴、张华、李军、李杨。
　　本书在编写过程中，得到了上海宇航系统工程研究所廖少英、顾仁年和上海交通大学王文教授等人的热心指导，成稿后得到了樊宏湍、洪刚、李程刚等的评阅，在此一并致谢。
　　由于作者水平、经验有限，书中疏漏和不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
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