计算机技术的发展,以及现代图形技术、数值分析技术和商业化软件的大量应用,正在改变着传统的固体火箭设计手段。虽然推进技术原理在近几十年内没有较大的革命性的变化,但是先进的设计手段和新材料的研制有力地促进了固体火箭发动机技术进步。1994年出版的由王光林教授主编的《固体火箭发动机设计》一书,汇集了国内外固体火箭发动机研制经验,具有实用性强的特点,是一本重要的参考书。但是,经过20多年的发展,该书有些内容略显落后,而且最近的研究成果也需要补充。本书在1994年版的基础上,结合我们在固体火箭发动机设计技术方面的研究结果,编制了本书,并聘请了国内知名专家对书中相关技术内容进行了审阅,力争能够体现我国固体火箭发动机的设计技术水平。本书由以下几部分组成。
第1章:绪论,介绍了固体火箭发动机结构组成特点,介绍了国内外固体火箭发动机设计现状及进一步发展的关键技术。
第2章:总体设计,主要介绍总体设计任务,材料、结构和总体参数选择等,最后介绍了总体优化设计技术应用。
第3章:药柱设计,主要介绍药柱设计基本概念,设计任务、方法,同时补充了基于图形学的药柱设计技术。
第4章:燃烧室设计,主要介绍壳体设计的任务,金属壳体和复合材料壳体设计方法。
第5章:喷管和推力控制装置设计,主要介绍喷管气动设计、热防护设计、结构设计,最后对推力向量控制装置结构特点、设计要求和设计方法进行了简单介绍。
第6章:点火与点火装置设计,主要介绍点火药的选择、点火药量计算、点火装置的特点和设计方法。
第7章:可靠性工程设计技术,主要介绍可靠性工程应用基本概念和方法,同时对可靠性评估和试验技术进行了系统的阐述。
第8章:固体火箭发动机的热力计算,主要介绍热力计算方法,结合数据库介绍热力计算的计算机实现。
第9章:固体火箭发动机内弹道计算,主要介绍零维内弹道、一维内弹道、单燃速内弹道、双燃速内弹道和燃气发生器内弹道计算方法,简要介绍比冲性能预估。
第10章:药柱结构完整性分析,主要介绍结构完整性分析的任务、数学模型和分析方法,对如何利用现代数值仿真技术解决结构完整性分析进行系统介绍。
第11章:固体火箭发动机数值模拟方法,对工作过程进行仿真,主要介绍流动及传热的数学模型、计算方法,以及如何利用数值分析技术解决工作过程的流动及燃烧的计算问题。
本书主编为鲍福廷、侯晓,副主编为刘旸、惠卫华、秦飞、贾东明、王光林。感谢各位的大力支持。
作者
2015年12月
第1章 绪论
1.1 固体推进技术基本概念
1.2 固体火箭发动机的系统组成
1.2.1 壳体
1.2.2 推进剂药柱
1.2.3 绝热层
1.2.4 喷管
1.2.5 点火系统
1.3 固体火箭发动机设计的任务及一般步骤
1.3.1 预设计(初步设计)
1.3.2 详细设计
1.4 固体火箭发动机的研制阶段
1.5 固体火箭发动机的基本要求
1.5.1 技术要求
1.5.2 生产经济要求
1.6 世界各国固体火箭发动机发展及关键技术
1.6.1 现代固体推进技术的发展
1.6.2 航天运载工具中的固体发动机
1.6.3 现代固体推进技术的内涵
1.6.4 固体推进技术的发展前景
第2章 总体设计
2.1 总体设计任务
2.2 发动机结构形式及其选择
2.2.1 发动机结构形式
2.2.2 选择发动机结构形式的原则
2.3 发动机主要设计参数选择
2.3.1 发动机直径和长径比的选择
2.3.2 发动机工作压强的选择
2.3.3 喷管扩张比的选择
2.4 壳体材料及其选择
2.4.1 常用的壳体材料
2.4.2 选择壳体材料的原则
2.5 固体推进剂的选择
2.6 药柱形式及其选择
2.6.1 药柱种类及其特点
2.6.2 药形的选择原则
2.7 发动机总体优化设计
2.7.1 优化准则和目标函数
2.7.2 能量特性
2.7.3 质量特性
2.7.4 设计变量
2.7.5 约束条件
2.7.6 优化方法
2.7.7 参数分析
思考题
第3章 药柱设计
3.1 概述
3.1.1 评估设计要求
3.1.2 装药的几个重要性能参数
3.1.3 几种典型装药总体参数的确定
3.1.4 选择推进剂
3.1.5 药柱构型选择和设计
3.1.6 药柱详细设计
3.1.7 药柱结构分析
3.2 二维药柱设计
3.3 三维药柱设计
3.3.1 三维药柱燃面计算的解析法
3.3.2 基于计算机图形学的装药设计
3.3.3 基于离散方法装药数值计算
3.4 几种小型发动机用的药柱
3.4.1 管形药柱设计
……
第4章 燃烧室设计
第5章 喷管和推力控制装置设计
第6章 点火与点火装置设计
第7章 可靠性工程设计技术
第8章 固体火箭发动机的热力计算
第9章 固体火箭发动机内弹道计算
第10章 药柱结构完整性分析
第11章 固体火箭发动机数值模拟方法
参考文献