第1章緒論  1 
1.1引言 
 1 

1.2增壓輸送繫統 
 1 

1.3增壓繫統概述 
 3 

1.
3.1自生增壓繫統  5 

1.
3.2惰性氣體增壓繫統  6 

1.
3.3預增壓繫統  8 

1.4輸送繫統概述 
 8 

1.4.1輸送繫統 
 9 

1.
4.2防漩防塌裝置  10 

1.
5增壓輸送繫統試驗  11 

1.
6液氧煤油火箭增壓輸送繫統  12 

1.
6.1液氧煤油發動機概述  12 

1.
6.2液氧煤油火箭增壓輸送繫統設計  14 

1.
6.3發動機預冷繫統  16 

1.
6.4低溫推進劑加注 16 

第2章液氧自生增壓繫統  19 
2.1引言 
 19 

2.
2自生增壓方案概述  19 

2.
2.1國外火箭液氧自生增壓方案  19 

2.
2.2國內液氧煤油高壓補燃發動機增壓方案  21 

2.
3自生增壓繫統組成  21 

2.
4自生增壓繫統設計  22 

2.4.1繫統設計 
 22 

2.
4.2氧繫統自生增壓模型  24 

2.
5液氧自生增壓繫統試驗  34 

2.
5.1氧繫統冷流試驗  35 

2.
5.2動力繫統熱試車  36 

第3章氦氣增壓繫統  38 
3.1引言 
 38 

3.2氦氣增壓 
 38 

3.
2.1常溫氦增壓方案  38 

3.
2.2冷氦增壓方案  39 

3.
2.3超臨界氦增壓方案  42 

3.
3氦氣增壓繫統設計  45 

3.3.1 
“開式 ”氦氣增壓繫統  45 

3.3.2 
“閉式 ”氦氣增壓繫統  46 

3.
3.3預增壓繫統及補壓繫統設計  48 

3.4氦氣增壓計算 
 48 

3.
4.1氣瓶放氣過程計算  48 

3.
4.2增壓氣路計算  50 

3.
4.3輸送管流阻計算  54 

3.
4.4發動機入口壓力計算  54 

3.
4.5貯箱增壓計算  54 

3.4.6算例 
 56 

3.
5氦氣增壓繫統試驗與全繫統冷流試驗  57 

3.
5.1氦氣增壓繫統試驗  57 

3.
5.2全繫統冷流試驗 57 

第4章液氧煤油發動機預冷繫統  59 
4.
1發動機預冷繫統概述  59 

4.2間歇泉現像 
 60 

4.
2.1間歇泉現像機理分析  60 

4.
2.2解決間歇泉問題的措施  68 

4.
3發動機預冷方案國內外發展概況  73 

4.
3.1排放預冷方案  73 

4.
3.2自然循環預冷方案  75 

4.
3.3強制循環預冷方案  77 

4.
3.4組合式預冷方案  78 

4.
4預冷繫統仿真分析  79 

4.
4.1物理模型概述  79 

4.4.2基本方程 
 79 

4.
4.3兩相流動流型判別  83 

4.
4.4沸騰傳熱特征點的判別  85 

4.
4.5相間摩擦模型  87 

4.4.6空泡份額 
 88 

4.
5預冷繫統設計原則  91 

4.
5.1預冷方案的確定  91 

4.
5.2預冷繫統布局設計  92 

4.
5.3回流管參數設計  93 

4.
5.4氦氣引射繫統設計  94 

4.
5.5強排時間的選擇  94 

4.6預冷案例分析 
 94 

4.
6.1地面循環預冷 空中引射循環  95 

4.
6.2地面循環預冷 空中排放預冷 99 

第5章增壓輸送繫統總裝設計  103 
5.
1增壓輸送繫統總裝布局  103 

5.
1.1管路繫統布局  103 

5.
1.2閥門附件布局  105 

5.
2增壓輸送繫統安裝  105 

5.2.1管路安裝 
 105 

5.
2.2閥門附件安裝  107 

5.
3增壓輸送繫統管路設計  108 

5.
3.1導管材料選用  108 

5.
3.2導管焊接要求  110 

5.
3.3小直徑導管設計  110 

5.
3.4大直徑導管設計  111 

5.
3.5導管強度校核與計算  114 

5.
3.6導管強度試驗  118 

5.4密封結構設計 
 119 

5.
4.1洩漏與密封  119 

5.
4.2影響密封的因素  120 

5.
4.3密封形式及選擇  120 

5.
4.4法蘭連接密封設計  125 

5.
4.5螺紋連接密封結構設計  130 

5.
4.6低溫密封設計和使用準則  131 

5.
4.7密封結構安裝要求  131 

5.
4.8密封結構檢漏  132 

5.
4.9密封結構試驗  132 

5.5補償器設計 
 134 

5.5.1補償器簡介  134 

5.
5.2補償器設計標準  135 

5.
5.3補償器的結構設計  136 

5.
5.4補償器強度校核  139 

5.
5.5補償器試驗  141 

5.
5.6補償器制造技術  143 

5.6緊固件選用 
 143 

5.
6.1緊固件選用一般要求  144 

5.
6.2典型緊固件選用  144 

5.
6.3低溫下緊固件選用要求  145 

5.7絕熱設計 
 146 

5.8防熱設計 
 146 

5.
9低溫氧繫統安全性  147 

5.
9.1脫脂一般要求  147 

5.
9.2管路及閥門附件脫脂要求 148 

第6章增壓輸送繫統仿真分析  149 
6.
1貯箱三維仿真分析  149 

6.
1.1液氧貯箱物理模型  149 

6.
1.2液氧貯箱數學模型  150 

6.1.3典型算例 
 152 

6.
2全繫統仿真分析  154 

6.2.1模塊化建模  155 

6.
2.2全繫統建模及分析 160 第7章低溫推進劑 POGO抑制設計  164 

7.1 
POGO的起源  164 

7.2 
POGO振動原理及抑制方法  164 

7.2.1 
POGO振動原理  164 

7.2.2 
POGO抑制方法  165 

7.3 
POGO抑制設計一般方法  167 

7.3.1數學模型 
 167 

7.
3.2頻率窗口曲線  171 

7.
3.3穩定性分析  171 

7.
3.4蓄壓器參數設計  177 

7.3.5 
POGO試驗  178 

7.4低溫推進劑 
POGO抑制特點  182 

7.4.1數學模型 
 183 

7.
4.2低溫蓄壓器設計  186 

7.4.3低溫 
POGO試驗 189 

第8章閥門設計、分析與試驗  192 
8.
1閥門基本設計原則  192 

8.
1.1密封性和漏率要求  193 

8.
1.2壓降和流通能力  193 

8.
1.3環境和工作條件的適應性  194 

8.1.4響應時間 
 195 

8.
1.5工作壽命和貯存期限  195 

8.
1.6工作可靠性  195 

8.
1.7維護使用性能  196 

8.
1.8尺寸、質量和成本  196 

8.
2閥門產品典型結構設計  196 

8.2.1加注閥 
 197 

8.
2.2液氧排氣閥  199 

8.2.3安全閥 
 200 

8.
2.4氣瓶充氣閥  201 

8.2.5電磁閥 
 202 

8.2.6電爆閥 
 203 

8.2.7減壓閥 
 204 

8.
2.8壓力信號器  206 

8.
2.9破裂膜片閥  208 

8.
2.10其他閥門及附件  208 

8.
3閥門產品仿真分析  211 

8.
3.1動態特性分析  211 

8.
3.2內部流場分析  214 

8.
3.3結構強分析  216 

8.
3.分析  218 

8.
3.5衝擊載分析  219 

8.
3.6電磁鐵仿真設計與分析  222 

8.
4閥門產品試驗技術  225 

8.4.1概述 
 225 

8.4.2試驗項目 
 227 

8.
4.3閥門產品試驗與要求 227 

第9章增壓輸送繫統可靠性設計  239 
9.1可靠性設計 
 239 

9.2可靠性分析 
 239 

9.
2.1故障模式和影響分析  240 

9.
2.2故障樹分析  240 

9.3可靠性預計 
 241 

9.
3.1可靠性預計方法  241 

9.
3.2閥門產品可靠性預計示例  242 

9.4可靠性試驗 
 244 

9.5可靠性評估 
 244 

9.
5.1單機級產品可靠性評估  244 

9.
5.2閥門單機可靠性評估示例  247 

9.
5.3繫統級可靠性綜合評估方法 249 

參考文獻  252 

20世紀後半葉以來 ,航天技術日趨成熟並快速發展 ,提升進入空間與開發利用空間的能力已成為各航天大國的國家空間戰略。運載火箭將各類飛行器送入空間軌道 ,代表了進入空間的能力 ,決定了空間活動的規模 ,是實現國家空間戰略的基礎和保障。
我國現役長征繫列運載火箭具有可靠性高、性價比高等特點 ,已實施 200多次發射 ,成功保障了我國衛星發射、載人航天與月球探測等重大工程的實施,並進入國際商業發射服務市場。隨著無毒無污染推進劑的廣泛應用 ,新一代運載火箭繫列在我國得到了飛速發展 ,其動力繫統全面改進 ,運載能力和可靠性都得到提升。為了進一步總結運載火箭研制成果 ,尤其是新一代運載火箭研制經驗及突破的關鍵技術、建立和應用的設計方法等 ,有必要開展相關書籍的編寫和出版 ,以指導後續運載火箭的研制工作。
運載火箭動力繫統的主要功能是為運載火箭發射一定的有效載荷達到預定目標提供必要的推力。動力繫統又主要由增壓輸送繫統和發動機繫統組成 ,新一代運載火箭主要采用液氧煤油發動機 ,使用液氧和煤油作為新的推進劑 ,增壓輸送繫統與現役火箭有了很大的區別。尤其是增壓繫統氣液相變、輸送繫統的低溫兩相流動、發動機預冷以及相關管路、閥門等單機設計都有較大的變化,對增壓輸送繫統設計提出了新的要求 ,因此 ,方法要創新 ,技術要進步 ,纔能研制出新一代運載火箭。
現有運載火箭增壓輸送繫統方面的書籍主要基於現役運載火箭研制基礎 ,對新一代無毒無污染的低溫推進劑引起的動力繫統重大變化描述較少 ,尤其是與液氧煤油火箭總體設計相關的增壓輸送繫統部分描述不多。本書結合我國新一代運載火箭的工程研制實踐 ,圍繞以液氧煤油為推進劑的增壓輸送繫統進行了總結和提煉。 
2011年發布的《2011年中國的航天》白皮書中明確提出要加強航天運輸繫統建設 ,不斷完善運載火箭型譜 ,提升進入空間的能力。這對我國運載火箭的運載能力和可靠性等都提出了新的需求。《運載火箭液氧煤油增壓輸送》這部著作正是在航天事業蓬勃發展、對新一代運載火箭需求旺盛的背景下編寫的。本書凝練了新一代運載火箭研制過程中的創新成果和實踐經驗 ,為運載火箭增壓輸送繫統的後續發展提供了支持。希望隨著我國新一代運載火箭研制的推進 ,有更多的著作出版。