固体火箭发动机设计复习题答案

1. 画简图说明固体火箭发动机的典型结构参考书中的发动机图吧2. 固体火箭发动机的质量比是什么？什么是质量比冲？ 质量比：推进剂质量与发动机初始质量的比。质量比冲：单位发动机质量所能产生的冲量。3. 固体火箭发动机总体设计的任务是什么？依据导弹总体提出的技术要求， 选择并确定发动机总体设计方案， 计算发动机性能， 确定发动机主要设计参数、 结构形式和主要结构材料， 固体推进剂类别和药柱形式等。 在此基础上提出发动机各部件的具体设计要求。4. 请写出齐奥尔科夫斯基公式mpi s ln1mmmlvm式 vm 中为导弹理想飞行速度，is 为发动机比冲， mp 为药柱质量， mm 为发动机结构质量，ml 为导弹载荷量（除发动机以外的一切质量）5. 举出两种实现单室双推力的方案（1） ）不改变喷管喉径，采用不同燃速的两种推进剂药柱，这两种药柱可前后放置，也可同心并列放置。前者推力比受燃速比的限制较小，后者较大。（2） ）不改变喷管喉径，采用一种推进剂的两种药形，通过燃面变化实现双推力。该方法简单易行，但推力比调节范围较小。（3） ）采用不同燃速的推进剂和不同药形，即同时用调节燃速和燃面的方法实现双推力。该方法有较大的灵活性，推力比调节范围宽，实际应用较为广泛。精品资料（4） ）采用可调喷管改变推力大小，可得到较宽的推力比调节范围，但结构复杂。6. 什么是最佳长径比？最佳长径比对应最佳直径的长径比第二章7. 什么是肉厚分数？8. 什么是装填密度、装填分数、体积装填分数？9. 星形装药燃面变化规律与几何参数的关系？ 参考 2-2 节， p4910. 单根管状装药的设计过程？如何计算？参考 2-4 节， p6411. 什么是线性粘弹性？指当应力值低于某一极限值时，粘弹性态是近似线性的，即在给定的时间内，由阶跃应力所导致的应变与应力值成正比。12. 什么是时温等效原理？各种温度条件下所获得的松弛模量（或其他力学性能数据），可以通过时间标度的适当移动而叠加； 这也就是说， 材料性能随温度的变化关系可以用改变时间标度相应地（等效）表示出来。反过来，材料性能依赖于时间的变化，也可以靠改变温度条件相应地表示出来。这种关系就叫做时-温等效原理第三章13. 固体火箭发动机燃烧室的主要组成部分和功用。对于贴壁浇铸推进剂药柱的燃烧室，通常由壳体、 内绝热层和衬层组成；对于自由装填药柱的燃烧室，一般由壳体、内绝热层和挡药板组成。壳体主要承受内压作用。由于壳体还是弹体外壳的一部分，所以还要承受外载荷的作用。内绝热层用来对壳体内壁进行热防护。衬层的作用是防止界面间的分子迁移，使浇铸的药柱与内绝热层粘结更牢，并缓和药柱与内绝热层之间的应力传递。挡药板用于防止自由装填的药柱的运动。14. 发动机燃烧室壳体受到的载荷有哪些？分为内载荷、外载荷和连接载荷。内载荷与发动机的工作有关，可分为静态和动态两种静内载：由燃气产生的内压、轴向推力和推力偏斜、惯性力以及温度梯度引起的热应力。动内载：由点火冲击、内压瞬变、不稳定燃烧和推力终止引起的载荷外载荷：发动机在贮存、运输、勤务处理、发射和飞行过程中，壳体会受到的各种外界静、动载荷连接载荷：发动机上的辅助装置以及与壳体相连接的零、部件等对壳体作用的载荷15. 发动机燃烧室金属壳体应力分析的过程？连接处力的平衡方程和变形协调方程是什么？ 参考 3-3 节， p9216. 什么是网格理论？并利用网格理论对单一螺旋缠绕和螺旋加环向缠绕进行应力分析。参考 3-6 节， p11017. 内绝热层的炭化率的大小对绝热层的影响？ 参考 3-7 节， p114第四章喷管设计4.1 喷管设计主要包括哪几个部分？气动设计：确定喷管内型面，以便热能以最大可能转化为动能；热防护设计：选择烧蚀和绝热材料，确定厚度和结构，以保持工作中的喷管型面，并使支撑结构温度在允许范围内；结构设计： 即喷管支撑结构设计，将各个部分组成整体并承受热之外的全部内外载荷；4.2 喷管热防护材料分为哪两种？（耐） 烧蚀材料： 石墨、 难熔金属、 碳/碳复合材料、 陶瓷和陶瓷复合材料，用于喉衬、收敛段和扩张段的燃气边界层。绝热材料：用于喉衬的背壁和烧蚀层背壁的绝热层。4.3 什么是可延伸出口锥？可延伸出口锥是将大扩张比的的喷管分成23 节，最小的一节像普通喷管一样与收敛段和喉衬连接在一起，为固定出口锥；其余的收藏在固定出口锥的周围，为可延伸出口锥。使用时有作动机构延伸出去使得扩张比变大。4.4 可调节喷管（带有梨形体）的调节原理是什么？如何计算？可调喷管的收敛段、喉部和扩张段由喷管壳体内壁和调节锥体外壁组成，二者所形成的最小面积即为喉部面积，通过调节锥体位置可以改变喉部面积，进而改变流动过程，达到改变推力的功能。锥体位置及喉部面积之间的关系为（推导过程详见p133 ）：2r2at cosrxr1r2tan21sin 2x锥体位置r1 喷管壳体最小截面半径r2 锥形体最大半径喷管扩张角at可调喷管真实喉部面积4.5 推力向量控制装置分为几类？举出几种典型的推力矢量控制装置以及对轴向推力的影响。分为机械类（固定喷管、可动喷管和辅助发动机）和流体喷射类（液体二次喷射和气体二次喷射） 。对于轴向推力的影响详见p137 表 4-4 。第五章5.1 什么是发动机的点火延迟时间和药柱点火延迟期？影响药柱点火延迟期的因素有那些？点火延迟时间tdi ：从点火讯号或指令给出的时刻起，到初始压强pi 建立止期间所对应的时间。除另有要求，可按照连续上升至0.3mpa计。药柱点火延迟期tign ：从电发火管通电到发动机燃烧室压强达到额定工作压强值的7580% （此时认为药柱被点燃了）之间的时间。5.2 什么是发动机的点火压强峰？影响因素有哪些？点火压强峰是发动机点火时产生的压强急升，可达为平衡压强的15 倍。影响因素：点火药量过多、点火药燃烧产物中气相成分较多、点火药燃速高或者药粒小会使压力峰升高；药柱初温高，点火加热期加长，压力峰越高；燃烧室自由容积越小，喷管破裂压强越大，压力峰越高；推进剂组分，复合推进剂的压力峰一般比双基药低。5.3 电发火管的构造？什么是电发火管的最小发火电流和最大安全电流？最简单的电发火管是由电桥丝、热敏火药、防潮保护漆和引线四部分组成的。最大安全电流：以大小不变的直流电流，给电发火管在无限长时间中通电，100% 不发火的电流称为“最大安全电流”。最小安全电流：在规定时间内使该批电发火管100% 发火的最小直流电流。ibkbtbmax（注意式子中kb 为最大值）5.4 点火药的种类及其比较。优点缺点热敏感度高、点火能力强、机黑色火药能量低、容易吸湿而不易点燃械敏感度低能量高、燃烧温度高、含气量烟火剂（b-kno 3 、 al-kclo4发火点高、 吸湿性强难以贮存、少、固体微粒多、压强峰小、等）成本高燃速高自燃点火剂（clf 4 或 brf 3 ）点火简单5.5 为什么要用点火发动机？通常采用的点火发动机药柱具有什么特点？大型火箭发动机的点火如果采用点火药盒的话，