《氫氧火箭發(fā)動機及其低溫技術(shù)》結(jié)合作者從事液體火箭發(fā)動機理論研究和研制工作50余年的實踐經(jīng)驗,系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外氫氧火箭發(fā)動機研制技術(shù),重點闡述了液氫低溫技術(shù),特別是液氫渦輪泵輸送系統(tǒng)的低溫技術(shù);并收集了大量的試驗數(shù)據(jù)、曲線和故障分析資料,也提出了一些有待進一步解決的專業(yè)問題。鑒于液氫不僅是高能的火箭燃料,也是干凈的工業(yè)燃料,《氫氧火箭發(fā)動機及其低溫技術(shù)》最后三章還專門介紹了氫的安全使用技術(shù),液氫輸送系統(tǒng)的熱問題和液氫的生產(chǎn),貯存和運輸?shù)葐栴},有利于促進氫燃料的應(yīng)用!稓溲趸鸺l(fā)動機及其低溫技術(shù)》可供航天專業(yè)的教師,研究生、高年級大學(xué)生,以及從事液體火箭發(fā)動機設(shè)計、試驗和火箭發(fā)射的技術(shù)人員閱讀。
第1章 概論
1.1 氫——最清潔的高能化學(xué)燃料
1.2 氫氧火箭發(fā)動機在航天領(lǐng)域占有重要地位
1.3 氫氧火箭發(fā)動機的發(fā)展動向
1.3.1 徹底實現(xiàn)氫氧火箭發(fā)動機的重復(fù)使用
1.3.2 降低天地往返運輸系統(tǒng)的發(fā)射成本
1.3.3 發(fā)展三組元火箭發(fā)動機
1.3.4 星際航行將會對氫氧火箭發(fā)動機提出更多的要求
第2章 氫氧火箭發(fā)動機系統(tǒng)評述
2.1 氫氧火箭發(fā)動機系統(tǒng)的特點
2.2 燃氣發(fā)生器動力循環(huán)系統(tǒng)
2.3 分級燃燒動力循環(huán)系統(tǒng)
2.4 氫膨脹動力循環(huán)系統(tǒng)
2.4.1 氫膨脹動力循環(huán)系統(tǒng)的工作原理
2.4.2 全流量氫膨脹動力循環(huán)系統(tǒng)
2.4.3 部分流量氫膨脹動力循環(huán)系統(tǒng)
2.5 具有功率冗余的高可靠火箭動力系統(tǒng)設(shè)計
2.5.1 高可靠火箭動力系統(tǒng)設(shè)計
2.5.2 動力系統(tǒng)的功率冗余方案可靠性計算
第3章 氫氧火箭發(fā)動機的總體設(shè)計
3.1 總裝連接件的溫度應(yīng)力
3.2 總裝連接件內(nèi)的應(yīng)力分析
3.2.1 剪切應(yīng)力下工作的螺紋擰緊力矩計算
3.2.2 彎曲應(yīng)力下工作的螺紋擰緊力矩計算
3.3 低溫發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.3.1 氫氧火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)絕熱問題
3.3.2 總裝管路、活門等布局設(shè)計
3.3.3 氫氧火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)振動問題
3.4 總裝密封件
3.4.1 柔性石墨墊圈
3.4.2 法蘭連接的密封件
3.4.3 焊接連接
3.5 氫氧火箭發(fā)動機的質(zhì)量分析和估計
3.5.1 氫氧推力室的質(zhì)量分析和估計
3.5.2 氫氧渦輪泵的質(zhì)量估計
3.5.3 發(fā)動機其他部件的質(zhì)量估計
第4章 氫氧火箭發(fā)動機的起動技術(shù)
4.1 發(fā)動機起動前的系統(tǒng)吹除、置換和氣封
4.1.1 系統(tǒng)吹除
4.1.2 系統(tǒng)置換
4.1.3 氣封
4.2 起動前的預(yù)冷問題
4.2.1 預(yù)冷的目的和要求
4.2.2 氫氧火箭發(fā)動機預(yù)冷時間 1的估算
4.2.3 預(yù)冷系統(tǒng)的設(shè)計
4.3 發(fā)動機起動技術(shù)方案的選擇
4.3.1 外能源起動渦輪泵方案
4.3.2 自身起動渦輪泵方案
4.4 空中再起動技術(shù)
4.4.1 火箭滑行中的推進劑管理
4.4.2 再起動前的發(fā)動機預(yù)冷要求
4.5 不預(yù)冷推力室的發(fā)動機起動技術(shù)
第5章 氫氧推力室和燃氣發(fā)生器
5.1 氫氧推力室的設(shè)計特點
5.2 大推力高室壓氫氧噴注器工作穩(wěn)定性問題
5.2.1 超臨界壓力下液氧的熱物理特性變化影響噴注器不穩(wěn)定工作的敏感性
5.2.2 氧噴注器內(nèi)單相流體的聲速計算
5.3 氫氧推力室的冷卻和傳熱計算
5.3.1 氫的對流換熱系數(shù)計算
5.3.2 冷卻套內(nèi)壓力損失的計算
5.3.3 噴注器面板的發(fā)汗冷卻
5.3.4 氫氧燃氣向壁的傳熱
5.4 氫氧的點火技術(shù)
5.4.1 電能點火器
5.4.2 火藥點火器
5.4.3 氣動力諧振點火器
5.5 氫氧推力室的噴管
5.5.1 大面積比嘖管的設(shè)計要求
5.5.2 大面積比噴管的冷卻
5.5.3 氫氧芯級火箭上噴管設(shè)計的特點
5.6 氫氧燃氣發(fā)生器
5.6.1 氫氧燃氣發(fā)生器研制的經(jīng)驗和教訓(xùn)
5.6.2 燃氣發(fā)生器與副系統(tǒng)耦合振蕩燃燒問題
5.6.3 關(guān)機程序和氧頭腔吹除殘留的氧
第6章 氫氧渦輪泵
6.1 液氫泵的設(shè)計技術(shù)
6 1.1 泵的一般理論
6.1.2 液氫泵設(shè)計的幾個特點
6.1.3 泵的相似理論和比轉(zhuǎn)速
6.1.4 泵的效率分析
6.2 液氫泵的試驗技術(shù)
6.2.1 液氫泵試驗中存在的問題
6.2.2 液氫泵試驗的模擬介質(zhì)研究
6.2.3 液氫泵模擬介質(zhì)試驗數(shù)據(jù)比較
6.2.4 模擬介質(zhì)試驗數(shù)據(jù)處理中應(yīng)注意的問題
6.2.5 關(guān)于多級液氫泵的特性試驗
6.3 氫氧燃氣渦輪
6.3.1 渦輪工質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)選擇
6.3.2 渦輪的氣動力參數(shù)計算
6.4 渦輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)的基本概念
6.4.1 剛性軸和柔性軸
6.4.2 轉(zhuǎn)子的進動
6.5 低溫高速滾珠軸承
6.5.1 高速軸承工作的幾個重要參數(shù)
6.5.2 液氫高速軸承的保持架問題
6.5.3 液氫軸承的冷卻問題
6.5.4 滾珠軸承的Dn值
6.5.5 液氫軸承使用中的幾個特殊問題
6.6 氫氧渦輪泵上的動密封
6.6.1 氫氧渦輪泵動密封的特點
6.6.2 端面動密封的工況分析
6.6.3 非接觸式動密封
6.6.4 組合式動密封
6.7 超低溫高速齒輪傳動
6.7.1 超低溫高速齒輪傳動的應(yīng)用
6.7.2 超低溫高速齒輪的工作特點
第7章 氫氧低溫活門和自動器
7.1 氫氧低溫活門和自動器的一般介紹
7.2 低溫活門密封件設(shè)計的彈性力學(xué)基礎(chǔ)
7.2.1 菌形活門密封比壓設(shè)計的彈性力學(xué)基礎(chǔ)
7.2.2 球形活門密封比壓設(shè)計理論
7.2.3 活門工作壽命的理論基礎(chǔ)
7.2.4 影響活門密封件壽命的因素分析
7.2.5 低溫活門密封件工作壽命的評估
7.3 低溫活門上的波紋管設(shè)計
7.3.1 波紋管的軸向剛度計算
7.3.2 波紋管臨界失穩(wěn)壓力的計算
7.4 氦氣減壓器
7.4.1 氦氣減壓器的用途
7.4.2 減壓器的工作特性
7.4.3 氦氣減壓器使用中應(yīng)注意的問題
7.5 低溫流量控制器——汽蝕文氏管
7.5.1 不可壓縮流體汽蝕文氏管的設(shè)計理論
7.5.2 伯努利方程的建立
7.5.3 幾點說明
7.5.4 液氫汽蝕文氏管的設(shè)計
7.5.5 高室壓大推力氫氧火箭發(fā)動機的流量控制問題
第8章 氫的安全使用技術(shù)
8.1 高壓氫氣瓶的泄漏危險
8.2 氫的著火、爆燃和爆轟
8.3 氫的安全排放技術(shù)
8.3.1 氫氣流中的靜電積累
8.3.2 氫排放系統(tǒng)中的著火事故分析
8.3.3 氫的安全排放管路設(shè)計
8.3.4 低溫氫排放的幾個特殊問題
8.4 氫的安全處理和防護
8.4.1 液氫貯箱系統(tǒng)的吹洗和置換
8.4.2 防護措施
第9章 液氫輸送系統(tǒng)的絕熱問題
9.1 液氫低溫絕熱的一般介紹
9.1.1 氫氧火箭上的液氫供應(yīng)系統(tǒng)的低溫絕熱問題
9.1.2 地面試車臺液氫供應(yīng)系統(tǒng)的低溫絕熱問題
9.2 真空絕熱
9.3 多層纏繞的真空超絕熱
9.4 氫氧火箭發(fā)動機的絕熱問題
9.4.1 絕熱的目的和任務(wù)
9.4.2 泡沫塑料絕熱材料的性能要求
9.4.3 熱固性聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料絕熱
9.4.4 熱塑性泡沫塑料絕熱方案
第10章 液氫的生產(chǎn)、貯存和運輸
10.1 液氫生產(chǎn)成本分析
10.2 液氫生產(chǎn)能力的確定
10.2.1 液氫用量分析和統(tǒng)計
10.2.2 液氫生產(chǎn)能力的確定
10.3 液氫生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化
10.4 液氫的長期貯存問題
10.4.1 “電冰箱工作原理”用于解決液氫中短期貯存問題
10.4.2 采用其他載體吸附氫的貯存問題
10.5 液氫的運輸問題
參考文獻