《氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及其低溫技術(shù)》結(jié)合作者從事液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)理論研究和研制工作50余年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),系統(tǒng)介紹了國(guó)內(nèi)外氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制技術(shù),重點(diǎn)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(yàn)數(shù)據(jù)、曲線和故障分析資料,也提出了一些有待進(jìn)一步解決的專業(yè)問(wèn)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(dòng)機(jī)及其低溫技術(shù)》最后三章還專門(mén)介紹了氫的安全使用技術(shù),液氫輸送系統(tǒng)的熱問(wèn)題和液氫的生產(chǎn),貯存和運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題,有利于促進(jìn)氫燃料的應(yīng)用!稓溲趸鸺l(fā)動(dòng)機(jī)及其低溫技術(shù)》可供航天專業(yè)的教師,研究生、高年級(jí)大學(xué)生,以及從事液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)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(dòng)機(jī)在航天領(lǐng)域占有重要地位
1.3 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展動(dòng)向
1.3.1 徹底實(shí)現(xiàn)氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重復(fù)使用
1.3.2 降低天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)射成本
1.3.3 發(fā)展三組元火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
1.3.4 星際航行將會(huì)對(duì)氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提出更多的要求
第2章 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)評(píng)述
2.1 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)
2.2 燃?xì)獍l(fā)生器動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)
2.3 分級(jí)燃燒動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)
2.4 氫膨脹動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)
2.4.1 氫膨脹動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的工作原理
2.4.2 全流量氫膨脹動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)
2.4.3 部分流量氫膨脹動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)
2.5 具有功率冗余的高可靠火箭動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.5.1 高可靠火箭動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.5.2 動(dòng)力系統(tǒng)的功率冗余方案可靠性計(jì)算
第3章 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)
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(jì)算
3.2.2 彎曲應(yīng)力下工作的螺紋擰緊力矩計(jì)算
3.3 低溫發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)絕熱問(wèn)題
3.3.2 總裝管路、活門(mén)等布局設(shè)計(jì)
3.3.3 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)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(dòng)機(jī)的質(zhì)量分析和估計(jì)
3.5.1 氫氧推力室的質(zhì)量分析和估計(jì)
3.5.2 氫氧渦輪泵的質(zhì)量估計(jì)
3.5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)其他部件的質(zhì)量估計(jì)
第4章 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)技術(shù)
4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)前的預(yù)冷問(wèn)題
4.2.1 預(yù)冷的目的和要求
4.2.2 氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷時(shí)間 1的估算
4.2.3 預(yù)冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)技術(shù)方案的選擇
4.3.1 外能源起動(dòng)渦輪泵方案
4.3.2 自身起動(dòng)渦輪泵方案
4.4 空中再起動(dòng)技術(shù)
4.4.1 火箭滑行中的推進(jìn)劑管理
4.4.2 再起動(dòng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷要求
4.5 不預(yù)冷推力室的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)技術(shù)
第5章 氫氧推力室和燃?xì)獍l(fā)生器
5.1 氫氧推力室的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
5.2 大推力高室壓氫氧噴注器工作穩(wěn)定性問(wèn)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(jì)算
5.3 氫氧推力室的冷卻和傳熱計(jì)算
5.3.1 氫的對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算
5.3.2 冷卻套內(nèi)壓力損失的計(jì)算
5.3.3 噴注器面板的發(fā)汗冷卻
5.3.4 氫氧燃?xì)庀虮诘膫鳠?br />
5.4 氫氧的點(diǎn)火技術(shù)
5.4.1 電能點(diǎn)火器
5.4.2 火藥點(diǎn)火器
5.4.3 氣動(dòng)力諧振點(diǎn)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(jì)要求
5.5.2 大面積比噴管的冷卻
5.5.3 氫氧芯級(jí)火箭上噴管設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
5.6 氫氧燃?xì)獍l(fā)生器
5.6.1 氫氧燃?xì)獍l(fā)生器研制的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)
5.6.2 燃?xì)獍l(fā)生器與副系統(tǒng)耦合振蕩燃燒問(wèn)題
5.6.3 關(guān)機(jī)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(jì)技術(shù)
6 1.1 泵的一般理論
6.1.2 液氫泵設(shè)計(jì)的幾個(gè)特點(diǎn)
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(yàn)技術(shù)
6.2.1 液氫泵試驗(yàn)中存在的問(wèn)題
6.2.2 液氫泵試驗(yàn)的模擬介質(zhì)研究
6.2.3 液氫泵模擬介質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較
6.2.4 模擬介質(zhì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中應(yīng)注意的問(wèn)題
6.2.5 關(guān)于多級(jí)液氫泵的特性試驗(yàn)
6.3 氫氧燃?xì)鉁u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(dòng)力參數(shù)計(jì)算
6.4 渦輪轉(zhuǎn)子動(dòng)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(jìn)動(dòng)
6.5 低溫高速滾珠軸承
6.5.1 高速軸承工作的幾個(gè)重要參數(shù)
6.5.2 液氫高速軸承的保持架問(wèn)題
6.5.3 液氫軸承的冷卻問(wèn)題
6.5.4 滾珠軸承的Dn值
6.5.5 液氫軸承使用中的幾個(gè)特殊問(wèn)題
6.6 氫氧渦輪泵上的動(dòng)密封
6.6.1 氫氧渦輪泵動(dòng)密封的特點(diǎn)
6.6.2 端面動(dòng)密封的工況分析
6.6.3 非接觸式動(dòng)密封
6.6.4 組合式動(dòng)密封
6.7 超低溫高速齒輪傳動(dòng)
6.7.1 超低溫高速齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用
6.7.2 超低溫高速齒輪的工作特點(diǎn)
第7章 氫氧低溫活門(mén)和自動(dòng)器
7.1 氫氧低溫活門(mén)和自動(dòng)器的一般介紹
7.2 低溫活門(mén)密封件設(shè)計(jì)的彈性力學(xué)基礎(chǔ)
7.2.1 菌形活門(mén)密封比壓設(shè)計(jì)的彈性力學(xué)基礎(chǔ)
7.2.2 球形活門(mén)密封比壓設(shè)計(jì)理論
7.2.3 活門(mén)工作壽命的理論基礎(chǔ)
7.2.4 影響活門(mén)密封件壽命的因素分析
7.2.5 低溫活門(mén)密封件工作壽命的評(píng)估
7.3 低溫活門(mén)上的波紋管設(shè)計(jì)
7.3.1 波紋管的軸向剛度計(jì)算
7.3.2 波紋管臨界失穩(wěn)壓力的計(jì)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(wèn)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(jì)理論
7.5.2 伯努利方程的建立
7.5.3 幾點(diǎn)說(shuō)明
7.5.4 液氫汽蝕文氏管的設(shè)計(jì)
7.5.5 高室壓大推力氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的流量控制問(wèn)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(xiǎn)
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(jì)
8.3.4 低溫氫排放的幾個(gè)特殊問(wèn)題
8.4 氫的安全處理和防護(hù)
8.4.1 液氫貯箱系統(tǒng)的吹洗和置換
8.4.2 防護(hù)措施
第9章 液氫輸送系統(tǒng)的絕熱問(wèn)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(wèn)題
9.1.2 地面試車(chē)臺(tái)液氫供應(yīng)系統(tǒng)的低溫絕熱問(wèn)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(dòng)機(jī)的絕熱問(wèn)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(yùn)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(jì)
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(zhǎng)期貯存問(wèn)題
10.4.1 “電冰箱工作原理”用于解決液氫中短期貯存問(wèn)題
10.4.2 采用其他載體吸附氫的貯存問(wèn)題
10.5 液氫的運(yùn)輸問(wèn)題
參考文獻(xiàn)