了得網工業技術_固體火箭發動機設計

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本書作者詳細地介紹了固體火箭發動機設計的各個方面，是一本不可多得的實用技術書，從事火箭發動機設計的工程技術人員可從此書中得到寶貴的設計經驗。

內容簡介

本書主要介紹了固體火箭發動機的總體設計、藥柱設計、燃燒室設計、噴管和推力控制裝置設計、點火與點火裝置設計、可靠性工程設計技術、固體火箭發動機的熱力計算和內彈道計算、藥柱結構完整性分析，以及固體火箭發動機數值模擬方法。

作者簡介

鮑福廷：1961年生，江蘇東海人，西北工業大學教授博導。主要從事固體火箭發動機設計技術/固衝發動機設計技術，彈射發射動力技術，液體火箭發動機推力室設計技術的研究。

侯曉：1963年生，陝西岐山人，航天科技集團公司第四研究院研究員。主要從事固體火箭發動機燃燒，流動和熱結構理論研究及發動機的設計工作。

第1章緒論
11固體推進技術基本概念
12固體火箭發動機的繫統組成
121殼體
122推進劑藥柱
123絕熱層
124噴管
125點火繫統
13固體火箭發動機設計的任務及一般步驟
131預設計（初步設計）
132詳細設計
14固體火箭發動機的研制階段
15固體火箭發動機的基本要求
151技術要求第1章緒論
11固體推進技術基本概念
12固體火箭發動機的繫統組成
121殼體
122推進劑藥柱
123絕熱層
124噴管
125點火繫統
13固體火箭發動機設計的任務及一般步驟
131預設計（初步設計）
132詳細設計
14固體火箭發動機的研制階段
15固體火箭發動機的基本要求
151技術要求
152生產經濟要求
16世界各國固體火箭發動機發展及關鍵技術
161現代固體推進技術的發展
162航天運載工具中的固體發動機
163現代固體推進技術的內涵
164固體推進技術的發展前景
第2章總體設計
21總體設計任務
22發動機結構形式及其選擇
221發動機結構形式
222選擇發動機結構形式的原則
23發動機主要設計參數選擇
231發動機直徑和長徑比的選擇
232發動機工作壓強的選擇
233噴管擴張比的選擇
24殼體材料及其選擇
241常用的殼體材料
242選擇殼體材料的原則
25固體推進劑的選擇
26藥柱形式及其選擇
261藥柱種類及其特點
262藥形的選擇原則
27發動機總體優化設計
271優化準則和目標函數
272能量特性
273質量特性
274設計變量
275約束條件
276優化方法
277參數分析
思考題
第3章藥柱設計
31概述
311評估設計要求
312裝藥的幾個重要性能參數
313幾種典型裝藥總體參數的確定
314選擇推進劑
315藥柱構型選擇和設計
316藥柱詳細設計
317藥柱結構分析
32二維藥柱設計
33三維藥柱設計
331三維藥柱燃面計算的解析法
332基於計算機圖形學的裝藥設計
333基於離散方法裝藥數值計算
34幾種小型發動機用的藥柱
341管形藥柱設計
342含金屬絲端燃藥柱
35基於計算機圖形學的裝藥設計
351三維幾何造型技術
352藥柱的變量化設計方法原理
353幾種常見藥柱特征形體定義
36基於離散方法裝藥數值計算
361基於短距離場的裝藥燃燒幾何分析方法
362Level Set方法
37藥柱的制造與驗收技術要求
思考題
第4章燃燒室設計
41概述
42燃燒室殼體結構
421金屬殼體結構
422纖維纏繞殼體結構
43金屬殼體應力分析和強度計算
431殼體承受的載荷
432殼體壁厚估算
433接頭尺寸估算
434應力分析
435強度校核
44金屬殼體的爆破壓強
45高強鋼的低應力爆破
451斷裂韌性概念
452金屬殼體的脆性斷裂
46燃燒室殼體的受熱與內絕熱層設計
461傳熱簡析
462內絕熱層厚度的確定
47復合材料殼體設計
471復合殼體設計任務
472復合材料殼體設計數學模型
473接頭設計
474裙部設計
475殼體穩定性分析
48燃燒室殼體制造和驗收技術條件
481一般要求
482金屬殼體的焊接和熱處理要求
483纖維纏繞室殼體加工要求
484驗收要求
思考題
第5章噴管和推力控制裝置設計
51概述
52噴管的氣動設計
521收斂段和喉部
522擴散段
53噴管的熱防護設計
531噴管的熱環境
532熱防護層厚度估算
533熱防護材料
54噴管的結構設計
541支撐結構
542連接結構
543密封結構
544噴管堵蓋結構
545粘接劑和密封劑
546熱防護結構
55噴管分析
551氣動熱分析
552結構件分析
56典型結構設計介紹
561調節噴管
562可延伸噴管
57推力向量控制裝置的要求和類型
571推力向量控制裝置的基本要求
572推力向量控制裝置的分類
573推力向量控制裝置的類型選擇

前言

計算機技術的發展，以及現代圖形技術、數值分析技術和商業化軟件的大量應用，正在改變著傳統的固體火箭設計手段。雖然推進技術原理在近幾十年內沒有較大的革命性的變化，但是先進的設計手段和新材料的研制有力地促進了固體火箭發動機技術進步。1994年出版的由王光林教授主編的《固體火箭發動機設計》一書，彙集了國內外固體火箭發動機研制經驗，具有實用性強的特點,是一本重要的參考書。但是，經過20多年的發展，該書有些內容略顯落後，而且近的研究成果也需要補充。本書在1994年版的基礎上，結合我們在固體火箭發動機設計技術方面的研究結果，編制了本書，並聘請了國內知名專家對書中相關技術內容進行了審閱，力爭能夠體現我國固體火箭發動機的設計技術水平。本書由以下幾部分組成。第1章：緒論，介紹了固體火箭發動機結構組成特點，介紹了國內外固體火箭發動機設計現狀及進一步發展的關鍵技術。第2章：總體設計，主要介紹總體設計任務，材料、結構和總體參數選擇等，後介紹了總體優化設計技術應用。第3章：藥柱設計，主要介紹藥柱設計基本概念，設計任務、方法，同時補充了基於圖形學的藥柱設計技術。第4章：燃燒室設計，主要介紹殼體設計的任務，金屬殼體和復合材料殼體設計方法。第5章：噴管和推力控制裝置設計，主要介紹噴管氣動設計、熱防護設計、結構設計，後對推力向量控制裝置結構特點、設計要求和設計方法進行了簡單介紹。第6章：點火與點火裝置設計，主要介紹點火藥的選擇、點火藥量計算、點火裝置的特點和設計方法。第7章：可靠性工程設計技術，主要介紹可靠性工程應用基本概念和方法，同時對可靠性評估和試驗技術進行了繫統的闡述。第8章：固體火箭發動機的熱力計算，主要介紹熱力計算方法，結合數據庫介紹熱力計算的計算機實現。第9章：固體火箭發動機內彈道計算，主要介紹零維內彈道、一維內彈道、單燃速內彈道、雙燃速內彈道和燃氣發生器內彈道計算方法，簡要介紹比衝性能預估。第10章：藥柱結構完整性分析，主要介紹結構完整性分析的任務、數學模型和分析方法，對如何利用現代數值仿真技術解決結構完整性分析進行繫統介紹。第11章：固體火箭發動機數值模擬方法，對工作過程進行仿真，主要介紹流動及傳熱的數學模型、計算方法，以及如何利用數值分析技術解決工作過程的流動及燃燒的計算問題。本書主編為鮑福廷、侯曉，副主編為劉旸、惠衛華、秦飛、賈東明、王光林。感謝各位的大力支持。計算機技術的發展，以及現代圖形技術、數值分析技術和商業化軟件的大量應用，正在改變著傳統的固體火箭設計手段。雖然推進技術原理在近幾十年內沒有較大的革命性的變化，但是先進的設計手段和新材料的研制有力地促進了固體火箭發動機技術進步。1994年出版的由王光林教授主編的《固體火箭發動機設計》一書，彙集了國內外固體火箭發動機研制經驗，具有實用性強的特點,是一本重要的參考書。但是，經過20多年的發展，該書有些內容略顯落後，而且近的研究成果也需要補充。本書在1994年版的基礎上，結合我們在固體火箭發動機設計技術方面的研究結果，編制了本書，並聘請了國內知名專家對書中相關技術內容進行了審閱，力爭能夠體現我國固體火箭發動機的設計技術水平。本書由以下幾部分組成。第1章：緒論，介紹了固體火箭發動機結構組成特點，介紹了國內外固體火箭發動機設計現狀及進一步發展的關鍵技術。第2章：總體設計，主要介紹總體設計任務，材料、結構和總體參數選擇等，後介紹了總體優化設計技術應用。第3章：藥柱設計，主要介紹藥柱設計基本概念，設計任務、方法，同時補充了基於圖形學的藥柱設計技術。第4章：燃燒室設計，主要介紹殼體設計的任務，金屬殼體和復合材料殼體設計方法。第5章：噴管和推力控制裝置設計，主要介紹噴管氣動設計、熱防護設計、結構設計，後對推力向量控制裝置結構特點、設計要求和設計方法進行了簡單介紹。第6章：點火與點火裝置設計，主要介紹點火藥的選擇、點火藥量計算、點火裝置的特點和設計方法。第7章：可靠性工程設計技術，主要介紹可靠性工程應用基本概念和方法，同時對可靠性評估和試驗技術進行了繫統的闡述。第8章：固體火箭發動機的熱力計算，主要介紹熱力計算方法，結合數據庫介紹熱力計算的計算機實現。第9章：固體火箭發動機內彈道計算，主要介紹零維內彈道、一維內彈道、單燃速內彈道、雙燃速內彈道和燃氣發生器內彈道計算方法，簡要介紹比衝性能預估。第10章：藥柱結構完整性分析，主要介紹結構完整性分析的任務、數學模型和分析方法，對如何利用現代數值仿真技術解決結構完整性分析進行繫統介紹。第11章：固體火箭發動機數值模擬方法，對工作過程進行仿真，主要介紹流動及傳熱的數學模型、計算方法，以及如何利用數值分析技術解決工作過程的流動及燃燒的計算問題。本書主編為鮑福廷、侯曉，副主編為劉旸、惠衛華、秦飛、賈東明、王光林。感謝各位的大力支持。
作者
2015年12月

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