目錄
第1章 緒論 1
1.1 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的分類和工作原理 1
1.2 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo) 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(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 10
1.4 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 10
第2章 氣體動(dòng)力學(xué) 14
2.1 基本知識(shí) 14
2.1.1 連續(xù)介質(zhì)的概念 14
2.1.2 氣體的基本性質(zhì) 16
2.1.3 作用在氣體上的力 18
2.1.4 流體靜力學(xué)知識(shí) 20
2.1.5 大氣 23
2.1.6 研究流體運(yùn)動(dòng)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(dòng) 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(gè)重要的氣體參數(shù) 39
2.2.7 氣體動(dòng)力學(xué)函數(shù) 43
2.3 激波和膨脹波 45
2.3.1 弱擾動(dòng)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(dòng) 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(xué)基礎(chǔ) 65
3.1 基本概念 65
3.1.1 熱力學(xué)和工程熱力學(xué) 65
3.1.2 熱力學(xué)系統(tǒng) 66
3.1.3 熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)及其狀態(tài)參數(shù) 68
3.1.4 熱力學(xué)過(guò)程 69
3.1.5 循環(huán)過(guò)程 70
3.2 熱力學(xué)第一定律 70
3.2.1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)和總表達(dá)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(zhì)的遷移能 74
3.2.6 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用表達(dá)式——能量方程 74
3.3 熱力學(xué)第二定律 75
3.3.1 自然過(guò)程的不可逆性 76
3.3.2 熱力學(xué)第二定律的陳述 76
3.3.3 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)描述 77
3.4 氣體熱力性質(zhì) 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(guò)程 83
3.5 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)分析 84
3.5.1 熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 84
3.5.2 標(biāo)準(zhǔn)生成焓 85
第4章 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán) 86
4.1 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán) 91
4.2.1 理想循環(huán)和實(shí)際循環(huán)的差異 91
4.2.2 實(shí)際循環(huán)的指示功、有效功與熱效率 91
4.2.3 影響實(shí)際循環(huán)有效功和熱效率的因素 92
4.3 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)氣體動(dòng)力學(xué) 92
4.4 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù) 96
4.4.1 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推力 96
4.4.2 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率 97
4.4.3 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)效率 97
4.4.4 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)總效率 98
4.5 理想沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)損失對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 102
第5章 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)熱力計(jì)算 105
5.1 熱力計(jì)算基本假設(shè) 105
5.2 熱力計(jì)算基本方程 107
5.2.1 單位質(zhì)量推進(jìn)劑化學(xué)式和質(zhì)量守恒方程 107
5.2.2 化學(xué)反應(yīng)式和化學(xué)反應(yīng)平衡方程 109
5.2.3 燃燒產(chǎn)物平衡組分逐次近似計(jì)算法 110
5.2.4 計(jì)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(jì)算 116
5.2.8 理論空氣量的計(jì)算 117
5.3 燃燒室熱力計(jì)算 117
5.3.1 燃燒室熱力計(jì)算方程組 117
5.3.2 熱力參數(shù)計(jì)算 122
5.4 噴管熱力計(jì)算 128
5.4.1 噴管平衡流熱力計(jì)算 128
5.4.2 噴管凍結(jié)流熱力計(jì)算 131
5.4.3 噴管中平均等熵指數(shù)的計(jì)算 132
5.5 有組分相變的熱力計(jì)算 133
5.5.1 計(jì)算平衡組分的物質(zhì)的量 133
5.5.2 確定相變組分兩相物質(zhì)的量 134
5.6 發(fā)動(dòng)機(jī)理論性能計(jì)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(jì)算示例 137
第6章 超聲速進(jìn)氣道 139
6.1 概述 139
6.1.1 導(dǎo)彈與動(dòng)力裝置對(duì)進(jìn)氣道的要求 139
6.1.2 進(jìn)氣道分類 139
6.2 超聲速進(jìn)氣道主要性能參數(shù) 140
6.2.1 總壓恢復(fù)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(chǎng)畸變指數(shù) 143
6.3 進(jìn)氣道工作狀態(tài) 144
6.3.1 設(shè)計(jì)狀態(tài) 144
6.3.2 進(jìn)氣道流動(dòng)狀態(tài) 145
6.4 超聲速內(nèi)壓式進(jìn)氣道 145
6.4.1 設(shè)計(jì)狀態(tài)下的理想流動(dòng) 146
6.4.2 內(nèi)壓式進(jìn)氣道的“啟動(dòng)”問(wèn)題 146
6.4.3 內(nèi)壓式進(jìn)氣道啟動(dòng)問(wèn)題的解決措施 147
6.5 超聲速外壓式進(jìn)氣道 150
6.5.1 外壓式進(jìn)氣道形式 150
6.5.2 外壓式進(jìn)氣道氣動(dòng)原理 151
6.5.3 配波理論 152
6.6 超聲速混壓式進(jìn)氣道 153
6.6.1 混壓式進(jìn)氣道的氣動(dòng)原理 153
6.6.2 混壓式進(jìn)氣道的啟動(dòng) 154
6.6.3 混壓式進(jìn)氣道的節(jié)流特性 155
6.7 超聲速進(jìn)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(jìn)口內(nèi)部激波與附面層干擾 158
6.7.3 解決措施 159
6.8 超聲速進(jìn)氣道的不穩(wěn)定工作 160
6.8.1 進(jìn)氣道喘振 161
6.8.2 進(jìn)氣道癢振 163
6.9 常見(jiàn)超聲速進(jìn)氣道與彈體的一體化設(shè)計(jì)問(wèn)題 163
6.9.1 二元進(jìn)氣道與軸對(duì)稱進(jìn)氣道 163
6.9.2 頦下進(jìn)氣道 165
6.9.3 彈體-發(fā)動(dòng)機(jī)-進(jìn)氣道的一體化設(shè)計(jì)問(wèn)題 166
6.10 超聲速進(jìn)氣道設(shè)計(jì)流程和性能仿真 169
6.10.1 超聲速進(jìn)氣道設(shè)計(jì)流程 169
6.10.2 超聲速進(jìn)氣道性能仿真 172
6.11 超聲速進(jìn)氣道風(fēng)洞試驗(yàn)與模型設(shè)計(jì) 174
6.11.1 超聲速進(jìn)氣道風(fēng)洞試驗(yàn) 174
6.11.2 超聲速進(jìn)氣道模型設(shè)計(jì) 174
6.11.3 超聲速進(jìn)氣道性能參數(shù)的測(cè)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(guò)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(nèi)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(dòng)式火焰穩(wěn)定器 210
7.5.3 突擴(kuò)燃燒室 211
7.6 貧氧固體推進(jìn)劑的燃燒 212
7.6.1 固體推進(jìn)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(dòng)機(jī)燃燒室 217
7.7.1 固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)原理和基本方案 217
7.7.2 固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作過(guò)程 217
7.8 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)燃燒室 228
7.8.3 固體燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 233
第8章 固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī) 238
8.1 燃?xì)獍l(fā)生器 238
8.1.1 壅塞式燃?xì)獍l(fā)生器 238
8.1.2 非壅塞式燃?xì)獍l(fā)生器 239
8.1.3 燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié) 240
8.2 補(bǔ)燃室 246
8.2.1 補(bǔ)燃室氣體動(dòng)力學(xué) 246
8.2.2 補(bǔ)燃室流量特性 250
8.2.3 補(bǔ)燃室燃燒特性 253
8.3 火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)各部件耦合作用 259
8.3.1 進(jìn)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?xì)獍l(fā)生器與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)耦合作用 261
8.4 補(bǔ)燃室無(wú)燃燒過(guò)程的火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性 267
8.4.1 啟動(dòng)狀態(tài) 267
8.4.2 飛行狀態(tài) 268
8.5 固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性 269
8.5.1 固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性 270
8.5.2 固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性 273
8.5.3 固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)特性 275
8.6 整體式火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī) 278
8.6.1 整體式火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程 278
8.6.2 無(wú)噴管助推器的性能分析 279
第9章 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù) 285
9.1 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)類型及試驗(yàn)系統(tǒng) 285
9.1.1 飛行試驗(yàn) 285
9.1.2 地面高空模擬試驗(yàn) 286
9.2 自由射流進(jìn)氣模擬 290
9.2.1 進(jìn)氣速度模擬 290
9.2.2 進(jìn)氣溫度模擬 294
9.2.3 進(jìn)氣壓力模擬 295
9.2.4 反壓模擬 296
9.3 亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)直連進(jìn)氣模擬 297
9.3.1 直連進(jìn)氣模擬原理 297
9.3.2 直連進(jìn)氣模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 299
9.4 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)直連進(jìn)氣模擬 304
9.4.1 基于壓力測(cè)量的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)價(jià) 304
9.4.2 基于推力測(cè)量的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能評(píng)價(jià) 306
9.5 直接燃燒加熱對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面模擬性能影響的理論分析 309
9.5.1 加熱器工作過(guò)程分析 309
9.5.2 污染空氣對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面模擬性能的影響 310
9.5.3 空氣不加熱對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面模擬性能的影響 313
參考文獻(xiàn) 314