目錄
第1章 緒論 1
1.1 噴氣發(fā)動機的分類和工作原理 1
1.2 沖壓發(fā)動機主要性能指標 6
1.2.1 單位迎面推力 6
1.2.2 單位重量推力 7
1.2.3 比沖 8
1.2.4 航程參數(shù) 9
1.3 沖壓發(fā)動機的特點 10
1.4 沖壓發(fā)動機的發(fā)展簡史 10
第2章 氣體動力學 14
2.1 基本知識 14
2.1.1 連續(xù)介質的概念 14
2.1.2 氣體的基本性質 16
2.1.3 作用在氣體上的力 18
2.1.4 流體靜力學知識 20
2.1.5 大氣 23
2.1.6 研究流體運動的方法和一些基本概念 25
2.1.7 跡線、流線、流面和流管 30
2.2 一維定常流動 32
2.2.1 一維定常流的定義 32
2.2.2 體系和控制體 32
2.2.3 一維定常流的基本方程 33
2.2.4 聲速和馬赫數(shù) 35
2.2.5 滯止參數(shù) 37
2.2.6 幾個重要的氣體參數(shù) 39
2.2.7 氣體動力學函數(shù) 43
2.3 激波和膨脹波 45
2.3.1 弱擾動在氣流中的傳播 45
2.3.2 膨脹波 47
2.3.3 激波 49
2.3.4 波的相交和反射 53
2.4 一維定常管流 57
2.4.1 變截面管道中的流動 57
2.4.2 收縮噴管 60
2.4.3 拉瓦爾噴管 63
第3章 工程熱力學基礎 65
3.1 基本概念 65
3.1.1 熱力學和工程熱力學 65
3.1.2 熱力學系統(tǒng) 66
3.1.3 熱力學系統(tǒng)狀態(tài)及其狀態(tài)參數(shù) 68
3.1.4 熱力學過程 69
3.1.5 循環(huán)過程 70
3.2 熱力學第一定律 70
3.2.1 熱力學第一定律的實質和總表達式 70
3.2.2 功 71
3.2.3 熱 73
3.2.4 系統(tǒng)能量及其增量 73
3.2.5 物質的遷移能 74
3.2.6 熱力學第一定律的應用表達式——能量方程 74
3.3 熱力學第二定律 75
3.3.1 自然過程的不可逆性 76
3.3.2 熱力學第二定律的陳述 76
3.3.3 熱力學第二定律的數(shù)學描述 77
3.4 氣體熱力性質 79
3.4.1 理想氣體 80
3.4.2 混合氣體 81
3.4.3 氣體的熱力過程 83
3.5 化學反應系統(tǒng)的熱力學分析 84
3.5.1 熱力學第一定律應用于化學反應過程 84
3.5.2 標準生成焓 85
第4章 沖壓發(fā)動機熱力循環(huán) 86
4.1 沖壓發(fā)動機理想循環(huán) 86
4.1.1 理想循環(huán)概念 86
4.1.2 理想循環(huán)功 87
4.2 沖壓發(fā)動機實際循環(huán) 91
4.2.1 理想循環(huán)和實際循環(huán)的差異 91
4.2.2 實際循環(huán)的指示功、有效功與熱效率 91
4.2.3 影響實際循環(huán)有效功和熱效率的因素 92
4.3 理想沖壓發(fā)動機氣體動力學 92
4.4 理想沖壓發(fā)動機性能參數(shù) 96
4.4.1 理想沖壓發(fā)動機推力 96
4.4.2 理想沖壓發(fā)動機熱效率 97
4.4.3 理想沖壓發(fā)動機推進效率 97
4.4.4 理想沖壓發(fā)動機總效率 98
4.5 理想沖壓發(fā)動機工作特性 99
4.5.1 速度特性 99
4.5.2 高度特性 100
4.5.3 節(jié)流特性 102
4.5.4 氣動損失對沖壓發(fā)動機性能的影響 102
第5章 沖壓發(fā)動機熱力計算 105
5.1 熱力計算基本假設 105
5.2 熱力計算基本方程 107
5.2.1 單位質量推進劑化學式和質量守恒方程 107
5.2.2 化學反應式和化學反應平衡方程 109
5.2.3 燃燒產(chǎn)物平衡組分逐次近似計算法 110
5.2.4 計算燃燒產(chǎn)物平衡組分最小自由能法 113
5.2.5 能量守恒方程 114
5.2.6 等熵方程 115
5.2.7 濕空氣中水和干空氣含量的計算 116
5.2.8 理論空氣量的計算 117
5.3 燃燒室熱力計算 117
5.3.1 燃燒室熱力計算方程組 117
5.3.2 熱力參數(shù)計算 122
5.4 噴管熱力計算 128
5.4.1 噴管平衡流熱力計算 128
5.4.2 噴管凍結流熱力計算 131
5.4.3 噴管中平均等熵指數(shù)的計算 132
5.5 有組分相變的熱力計算 133
5.5.1 計算平衡組分的物質的量 133
5.5.2 確定相變組分兩相物質的量 134
5.6 發(fā)動機理論性能計算 135
5.6.1 理論特征速度 135
5.6.2 理論燃料比沖 136
5.6.3 其余參數(shù) 136
5.6.4 計算示例 137
第6章 超聲速進氣道 139
6.1 概述 139
6.1.1 導彈與動力裝置對進氣道的要求 139
6.1.2 進氣道分類 139
6.2 超聲速進氣道主要性能參數(shù) 140
6.2.1 總壓恢復系數(shù) 141
6.2.2 流量系數(shù) 141
6.2.3 阻力系數(shù) 142
6.2.4 出口流場畸變指數(shù) 143
6.3 進氣道工作狀態(tài) 144
6.3.1 設計狀態(tài) 144
6.3.2 進氣道流動狀態(tài) 145
6.4 超聲速內壓式進氣道 145
6.4.1 設計狀態(tài)下的理想流動 146
6.4.2 內壓式進氣道的“啟動”問題 146
6.4.3 內壓式進氣道啟動問題的解決措施 147
6.5 超聲速外壓式進氣道 150
6.5.1 外壓式進氣道形式 150
6.5.2 外壓式進氣道氣動原理 151
6.5.3 配波理論 152
6.6 超聲速混壓式進氣道 153
6.6.1 混壓式進氣道的氣動原理 153
6.6.2 混壓式進氣道的啟動 154
6.6.3 混壓式進氣道的節(jié)流特性 155
6.7 超聲速進氣道的附面層 156
6.7.1 超聲速壓縮面上的附面層 156
6.7.2 進口內部激波與附面層干擾 158
6.7.3 解決措施 159
6.8 超聲速進氣道的不穩(wěn)定工作 160
6.8.1 進氣道喘振 161
6.8.2 進氣道癢振 163
6.9 常見超聲速進氣道與彈體的一體化設計問題 163
6.9.1 二元進氣道與軸對稱進氣道 163
6.9.2 頦下進氣道 165
6.9.3 彈體-發(fā)動機-進氣道的一體化設計問題 166
6.10 超聲速進氣道設計流程和性能仿真 169
6.10.1 超聲速進氣道設計流程 169
6.10.2 超聲速進氣道性能仿真 172
6.11 超聲速進氣道風洞試驗與模型設計 174
6.11.1 超聲速進氣道風洞試驗 174
6.11.2 超聲速進氣道模型設計 174
6.11.3 超聲速進氣道性能參數(shù)的測量和數(shù)據(jù)處理 176
第7章 燃燒室 181
7.1 概述 181
7.1.1 燃燒室基本組成 181
7.1.2 燃燒室工作過程 182
7.2 燃燒室加熱規(guī)律 183
7.2.1 等面積加熱規(guī)律 184
7.2.2 定壓加熱規(guī)律 192
7.2.3 等馬赫數(shù)加熱規(guī)律 194
7.3 燃燒室內液滴霧化、蒸發(fā)和燃燒 194
7.3.1 液體燃料的供給 194
7.3.2 液體燃料的霧化 195
7.3.3 氣流中液滴蒸發(fā)和燃燒 201
7.4 可燃混合氣的形成、著火和燃燒 203
7.4.1 混合氣的形成 203
7.4.2 混合氣的著火 203
7.4.3 混合氣的燃燒 204
7.5 燃燒室火焰穩(wěn)定方法 208
7.5.1 鈍體火焰穩(wěn)定器 208
7.5.2 氣動式火焰穩(wěn)定器 210
7.5.3 突擴燃燒室 211
7.6 貧氧固體推進劑的燃燒 212
7.6.1 固體推進劑的熱分解 212
7.6.2 含能固體顆粒的著火與燃燒 213
7.7 固體燃料沖壓發(fā)動機燃燒室 217
7.7.1 固體燃料沖壓發(fā)動機原理和基本方案 217
7.7.2 固體燃料沖壓發(fā)動機燃燒室工作過程 217
7.8 超燃沖壓發(fā)動機燃燒室 225
7.8.1 超聲速燃燒初步分析 225
7.8.2 液體燃料超燃沖壓發(fā)動機燃燒室 228
7.8.3 固體燃料超燃沖壓發(fā)動機燃燒室 233
第8章 固體火箭沖壓發(fā)動機 238
8.1 燃氣發(fā)生器 238
8.1.1 壅塞式燃氣發(fā)生器 238
8.1.2 非壅塞式燃氣發(fā)生器 239
8.1.3 燃氣流量調節(jié) 240
8.2 補燃室 246
8.2.1 補燃室氣體動力學 246
8.2.2 補燃室流量特性 250
8.2.3 補燃室燃燒特性 253
8.3 火箭沖壓發(fā)動機各部件耦合作用 259
8.3.1 進氣道與引射器耦合作用 259
8.3.2 引射器與燃燒室耦合作用 260
8.3.3 非壅塞燃氣發(fā)生器與沖壓發(fā)動機耦合作用 261
8.4 補燃室無燃燒過程的火箭沖壓發(fā)動機工作特性 267
8.4.1 啟動狀態(tài) 267
8.4.2 飛行狀態(tài) 268
8.5 固體火箭沖壓發(fā)動機的工作特性 269
8.5.1 固體火箭沖壓發(fā)動機的速度特性 270
8.5.2 固體火箭沖壓發(fā)動機的高度特性 273
8.5.3 固體火箭沖壓發(fā)動機的流量調節(jié)特性 275
8.6 整體式火箭沖壓發(fā)動機 278
8.6.1 整體式火箭沖壓發(fā)動機的工作過程 278
8.6.2 無噴管助推器的性能分析 279
第9章 沖壓發(fā)動機試驗技術 285
9.1 沖壓發(fā)動機試驗類型及試驗系統(tǒng) 285
9.1.1 飛行試驗 285
9.1.2 地面高空模擬試驗 286
9.2 自由射流進氣模擬 290
9.2.1 進氣速度模擬 290
9.2.2 進氣溫度模擬 294
9.2.3 進氣壓力模擬 295
9.2.4 反壓模擬 296
9.3 亞燃沖壓發(fā)動機直連進氣模擬 297
9.3.1 直連進氣模擬原理 297
9.3.2 直連進氣模擬試驗數(shù)據(jù)處理 299
9.4 超燃沖壓發(fā)動機直連進氣模擬 304
9.4.1 基于壓力測量的超燃沖壓發(fā)動機性能評價 304
9.4.2 基于推力測量的超燃沖壓發(fā)動機性能評價 306
9.5 直接燃燒加熱對沖壓發(fā)動機地面模擬性能影響的理論分析 309
9.5.1 加熱器工作過程分析 309
9.5.2 污染空氣對沖壓發(fā)動機地面模擬性能的影響 310
9.5.3 空氣不加熱對沖壓發(fā)動機地面模擬性能的影響 313
參考文獻 314