航天技术概论二.ppt

2 3 1发动机的主要参数 2 3化学火箭发动机 第二章动力装置 2 3 1 1推力 1 推力室的推力推力室工作期间 作用在推力室内表面上的燃气压力和未受扰动的周围介质作用在推力室外表面的压力的合力的轴向分量 第二章动力装置 思考 1 化学火箭发动机的推力与飞行器的飞行速度有关吗 2 随着飞行高度的增加 化学火箭发动机的推力如何变化 定常流动量方程 作用在控制体上的合外力等于单位时间内流出控制体与流入控制体的流体的动量差 2 8 对于恒定推力 忽略启动和关机过渡过程 上式可简化为 2 9 2 3 1 2总冲和比冲 总冲It为整个工作时间内推力对时间的积分 即 比冲Is为单位质量的推进剂所产生的总冲 2 10 第二章动力装置 2 3 2液体火箭发动机 2 3 2 1发动机的组成 结构及工作原理液体火箭发动机一般包括推力室 推进剂的贮箱 强迫推进剂进入推力室的推进输送系统 推进剂流量调节控制装置和发动机架等 第二章动力装置 1 推力室推力室是液体推进剂进行喷注 雾化 混合和燃烧 并使燃气膨胀以高速喷出产生推力的部件 包括喷注器 燃烧室和喷管三部分 2 推进剂输送系统将推进剂从贮箱输送到推力室的系统称为推进剂输送系统 目前液体火箭发动机的输送系统有挤压式和泵压式两种 1 挤压式输送系统 其借助于高压气体的压强 将推进剂由贮箱挤压到推力室中 第二章动力装置 1 燃烧剂贮箱 2 氧化剂贮箱 3 增压活门 4 涡轮 5 齿轮箱 6 氧化剂泵 7 燃烧剂泵 8 主活门 9 推力室 10 燃气发生器 11 蒸发器 12 火药启动器 图2 12 2 泵压式输送系统 利用涡轮泵提高来自贮箱的推进剂的压强 使推进剂按规定的流量和压强进入燃烧室 第二章动力装置 2 3 2 2液体推进剂1 液体推进剂的分类单组元 双组元和三组元推进剂单组元推进剂 是指在同一物质中既含有氧化剂又含有燃烧剂 双组元推进剂 是指一个是氧化剂 另一个组元是燃烧剂 它们被分别贮存 并且在燃烧室以外不混合 三组元推进剂 是指由氧化剂 燃烧剂和具有小摩尔质量的组元组成 高沸点推进剂 低沸点推进剂和低温推进剂 第二章动力装置 高沸点推进剂 沸点高于298K 如硝酸 偏二甲肼 火箭煤油 低沸点推进剂 沸点低于298K 但高于120K 如四氧化二氮 低温推进剂 沸点低于120K 如液氧 液氢 液氟 2 主要的液体推进剂氧化剂液氧硝酸四氧化二氮过氧化氢 燃烧剂液氢偏二甲肼火箭煤油一甲基肼肼 推进剂组合液氧 液氢硝酸 偏二甲肼四氧化二氮 偏二甲肼液氧 火箭煤油 第二章动力装置 典型液体火箭发动机技术性能比较 2 3 3固体火箭发动机 2 3 3 1发动机的组成及工作原理由燃烧室 推进剂装药 点火装置和喷管四部分组成 第二章动力装置 2 3 3 2固体推进剂固体推进剂分为两大类 1 均质推进剂2 异质推进剂均质推进剂 从微观结构上看比较均匀 在同一分子内既包含燃烧剂又包含氧化剂 如双基推进剂 异质推进剂 从微观结构上看是不均匀的 由固体颗粒氧化剂 金属粉末和胶体状态的粘合剂组成 如复合推进剂和复合改性双基推进剂 第二章动力装置 第二章动力装置 第二章动力装置 液体火箭发动机与固体火箭发动机的比较 1 固体火箭发动机比液体火箭发动机的结构和设计简单 2 固体发动机的推力和工作时间受环境初温影响较大 而液体发动机则不然 3 液体发动机可以随意开车 而固体发动机是不可能的 4 一般来说 对于大推力 工作时间长的发动机 采用液体发动机比较有利 而对于工作时间短的发动机 多采用固体发动机 5 液体火箭推进剂的比冲一般比固体火箭推进剂的高 6 液体发动机的推力调节容易实现 而固体发动机推力调节较难 7 液体发动机的地面勤务处理要比固体发动机复杂的多 F 1发动机 J 2发动机 RD 170发动机 HM 7B发动机 50吨氢氧火箭发动机 120吨液氧 煤油发动机 第三章导弹飞行力学基础 3 1空气动力学基础知识3 1 1空气流动时的基本规律状态参数及状态方程 状态参数 密度 压强P和温度T 状态方程 等熵方程 气体流动质量守恒方程对于连续介质的稳态流动 在同一时间内 流进任意截面的气体和从另一截面流出的气体质量相等 即 伯努力方程 能量守恒方程 在定常流动和绝热条件下 伯努力方程为 音速和马赫数1 音速音速 微弱扰动在气体中的传播速度 2 马赫数Ma马赫数Ma 气体流动速度v与音速a之比 即 Ma 0 4为低速流0 45为高超音速流 气体流动特性方程气体流动特性方程如下 Ma1时 dv和dA同号 即气流加速需要减小通道横截面积 激波和膨胀波1 激波当物体以超音速在空气中飞行时 前方的空气来不及让开被突然压缩形成堆积而形成的强烈的空气压缩波 激波分为正激波和斜激波两种 正激波