《航天推进理论基础》课程简介
2014年06月03日 15:49   审核人:

本书着重阐明了固体和液体火箭发动机相关的基础理论,重点介绍固体、液体火箭发动机的工作过程、结构组成、工作特性和性能参数,以及使用过程中需要重点关注的技术问题。为适用航天技术的发展,本书也介绍了亚燃冲压发动机技术,简单介绍了近年来迅猛发展的超燃冲压发动机技术和组合推进技术,以及空间电推进技术。全书共七章,内容涉及固体、液体火箭发动机,冲压发动机,以及空间电推进的基本概念和发展动向。

本书不仅介绍成熟推进系统的理论基础、发动机结构和工程计算方法,也包含了冲压发动机、电推进等正在研发的推进系统的相关知识,可作为理工类高等院校飞行器动力工程、飞行器设计工程和飞行器控制技术等专业本科生的主要教材之一,亦可供相关专业的科研和技术人员参考。

第一章 绪论

1.1 喷气推进

1.2 航天推进系统的概念和分类

1.3 航天推进系统发展简史

1.4 航天推进系统的应用

推进系统的概念、分类、结构原理(针对固体、液体、火箭冲压发动机、电推进和其他新概念推进)、应用及发展趋势等。

要求:掌握推进系统的概念、分类和特点。

第二章 航天推进系统主要性能参数及理论计算方法

2.1 概述

2.2 推进系统主要性能参数及其计算(包括推力、喷气速度、质量流率和特征速度、总冲和比冲、混合比和空燃比等)

2.3 推进系统性能参数的应用(发动机性能与飞行器性能的关系)

主要内容:

(1) 固体、液体、火箭冲压组合推进及电推进的主要性能参数(推力、喷气速度与等效喷气速度、质量流率与特征速度、推力系数、总冲、比冲、混合比和空燃比等);

(2) 推进系统性能参数对飞行器性能的影响。

要求:掌握各推进系统主要性能参数的计算方法、各参数的影响因素、参数对飞行器性能的影响

第三章 火箭推进剂

3.1 概述

3.2 固体推进剂

3.3 液体推进剂

主要内容:

(1) 介绍推进系统对推进剂要求;

(2) 常用的固体推进剂及其生产方法,假定化学式的计算;

(3) 常用的液体推进剂,假定化学的的计算;

(4) 简单介绍膏体、凝胶等新型推进剂。

要求:了解常用的固体和液体推进性能。

第四章 火箭发动机热力计算

4.1 热力计算任务和推进剂总焓

4.2 燃烧室热力计算

4.3 喷管流动过程热力计算

4.4 发动机理论性能参数计算

4.5 热力学数据库使用介绍

4.6典型热力计算软件介绍

主要内容:

(1)燃烧室内的热力计算(主要介绍燃烧室内热力计算的目的、热力计算的任务、计算的基本理论与方法和典型推进系统的性能);

(2)喷管流动理论(主要介绍理想条件下喷管准一维等熵膨胀理论、等熵流动中的壅塞、拉瓦尔喷管中的流动、喷管热力计算等);

(3)热力计算常用的商业软件及其使用方法。

要求:燃烧室与喷管热力计算的用途、基本方法、掌握一种热力计算软件。

第五章 固体火箭发动机

5.1 固体火箭发动机的基本组成和工作原理

5.2 固体火箭发动机中的稳定燃烧(燃烧的要求,平行层规律,燃烧不稳定)

5.3 固体推进剂的燃速特性(压强和温度的影响,侵蚀燃烧等)

5.4 火箭发动机中的不稳定燃烧

5.5 固体火箭发动机内弹道性能预示(零维和一维内弹道)

5.6 固体推进剂装药结构等发动机参数与发动机内弹道性能的关系

主要内容:

(1) 固体火箭发动机中的燃烧(概述、几何燃烧定律、燃烧机理或模型、燃速特性和不稳定燃烧);

(2) 固体火箭发动机内弹道学(零维内弹道学、平衡压强、瞬时平衡压强、平衡压强的影响因素及稳定性、发动机点火和熄火段压强的计算和发动机喷管喉部烧蚀对内弹道性能的影响)(6);

(3) 固体火箭发动机工作参数的选择(工作参数的选择原则、推进剂选择、燃烧室尺寸与工作压强选择和喷管尺寸选择)。

要求:掌握固体火箭发动机中推进剂燃烧的特点、零维内弹道学、及发动机应用中最佳参数的选择等。

第六章 液体火箭发动机

6.1 液体火箭发动机的基本组成及分类

6.2液体火箭发动机系统及工作过程

6.3液体火箭发动机中的燃烧及热防护

6.4液体火箭发动机工作参数的选择

6.5液体火箭发动机推力室设计分析实例

主要内容:

(1) 液体火箭发动机系统的组成及各分系统(推进剂供应系统、泵压式供应系统及发动机循环、气体增压供应系统、贮箱及贮箱增压、流量与压强平衡、管路与阀门)的作用、工作原理等;

(2) 液体火箭发动机推力室工作过程(推力室的组成、喷嘴理论及喷注器、液体推进剂的稳态燃烧(燃烧前的准备过程和燃烧过程)、燃烧不稳定性);

(3) 推力室的传热及热防护(推力室传热特点及传热计算、推力室热防护措施);

(4) 发动机系统的初步设计方法。

要求:掌握液体火箭发动机系统的组成及各分系统的功用、工作原理、推力室工作过程及其热防护措施等。

第七章 冲压发动机

7.1 概述

7.2 典型的冲压发动机结构

7.3冲压发动机的性能分析

7.4 机体/发动机一体化与多学科耦合问题

主要内容:

(1) 火箭冲压发动机的概念、系统组成、工作原理和热力循环;

(2) 超声速进气道的类型、工作过程及特点;

(3) 火箭冲压组合发动机的性能参数及计算方法

(4) 火箭冲压组合发动机与飞行器一体化设计的相关问题。

要求:了解火箭冲压组合发动机的概念、组成、优缺点、工作过程、性能参数及计算方法,发动机与飞行器一体化设计的相关问题和解决方法等。

第八章 电推进

8.1电推力器分类与典型结构

8.2电推力器中的等离子体物理过程

8.3离子推力器等离子体发生器

8.4离子推力器栅极加速系统

8.5 空心阴极

8.6 霍尔推力器

主要内容:

(1) 电推进的概念、系统组成、分类及工作原理;

(2) 霍尔推力器;

(3) 离子推力器。

要求:了解电推进及其它新型推进的概念、工作原理和应用领域等,重点了解霍尔和离子两类推力器。

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