液体火箭发动机设计复习题
复习题参考答案_液发,2、3、4、5、6章
贮气系统、液体气化系统、化学反应系统。（文献[1]2.2.1 小节） 5 挤压式供应系统中，贮箱增压压力的确定？
贮 箱 增 压 压 力 等 于 室 压 、 供 应 系 统 压 降 、 推 进剂 液 柱 压 力 三 者 之 和 。 （ 文 献 [1]2.4.4 小 节 ， 公式 （2.29）） 6 泵压式系统贮箱增压压力的确定?
按自身的构造分为闭式、半开式和开式。 闭式叶轮由前盖板、后盖板与叶片围成。 半开式叶轮无前盖板，容积损失较大，但加工较简单。 开式叶轮无前、后盖板，容积损失很大，但加工简单。开式叶轮的叶片要采用高强度材料才能满足强度要 求。
叶轮与轴的连接方式有花键连接、平键连接以及螺纹连接。 （文献[1]5.3.3 小节） 3 泵壳体包括入口装置和出口装置，泵的入口装置有哪几种型式？泵的出口装置有哪几种型式？ 泵的入口装置有下列几种形式： a.轴向；b.径向；c.环形；d.半螺旋。 泵的出口装置有下列几种形式： a.无叶片环形扩压器；b.环列叶片环形扩压器；c.蜗壳形集液器；d.锥形扩压器。 （文献[1]5.3.3 小节） 4 涡轮工作叶片与轮盘有哪几种联接方式？涡轮盘与轴有哪些联接方式？试以简图表示并指出其优缺点。 涡轮工作叶片与轮盘的联接方式：a.整体结构；b.焊接；c.插入式连接。 简图见文献[1]图 5.36。 插入式连接最大的优点是便于更换叶片。同时，叶片和轮盘之间存在一定的间隙，这个间隙对于叶片的振 动起到一定的阻尼作用。但这种转子的结构较复杂。 整体式转子重量轻、结构简单，叶片自振频率高，强度好，工艺性好。但用电解加工方法加工的叶片表面 有严重的电化学腐蚀现象，需要对其表面进行抛光处理，以提高其疲劳寿命。 焊接式转子结构较简单，再加工量少，连接部分的尺寸小，且重量轻，热传导好。但叶片与轮盘之间有小 间隙存在，这是焊接转子热疲劳破坏的潜在疲劳源。
运载火箭设计规范与标准试题考核试卷
3.轨道插入是火箭达到预定轨道的过程，对任务成功至关重要，因为它决定了卫星或载荷能否进入正确的轨道位置。
4.火箭回收通过减少一次性使用部件，降低发射成本，提高发射频率，从而提高发射效率。
（）
3.运载火箭的_______阶段是火箭速度最快，受到气动加热最严重的阶段。
（）
4.火箭的_______系统负责将火箭的推力转化为飞行所需的动力。
（）
5.火箭燃料的选择对其_______和_______有重要影响。
（）（）
6.运载火箭的_______是指在火箭飞行过程中，对火箭飞行方向和姿态的控制。
17.下列哪种类型的运载火箭适用于小型卫星发射？（）
A.大型液体火箭
B.小型固体火箭
C.中型混合火箭
D.大型固体火箭
18.下列哪个单位用于衡量火箭发动机的推力？（）
A.千克力
B.牛顿
C.千牛
D.吨
19.下列哪个部件是运载火箭的返回舱所需配备的？（）
A.发动机
B.热防护系统
C.飞行控制系统
D.燃料箱
20.在运载火箭设计中，下列哪种设计方法可以提高火箭的运载能力？（）
A.铝合金
B.钛合金
C.镍基高温合金
D.碳纤维复合材料
3.运载火箭的飞行控制包括以下哪些方面？（）
A.稳定性控制
B.轨道控制
C.动力控制
D.着陆控制
4.以下哪些因素会影响火箭的发射窗口？（）
A.目标轨道
B.发射场的位置
C.天气条件
D.卫星任务要求
5.下列哪些是运载火箭的主要组成部分？（）
液体火箭发动机设计实例
• 第5步，选择燃烧室材料，计算壁厚
• 燃烧室侧壁厚度必须能够承受高温燃气造 成的内部高压，燃烧室壁还必须具有冷却 系统。燃烧室壁还必须满足焊接的工艺需 求。
• 一个小型水冷燃烧室的典型材料是铜，允 许工作压力是约 8000磅。
• 由于室壁为圆柱壳体，在壁上的允许的工作压力S 是由下式决定。
• 其中 • P 是在燃烧室的压力（忽略冷却液压力壳外） • D 是圆柱体的平均直径 • tw是筒壁厚度。
• 第8步 计算冷却通道
– 燃烧室壁和外套之间的环形流道的大小必须能 容纳流速达到9米/秒的冷却水。这个速度是由 流道尺寸决定，如下：
– VW = 9米/秒，WW=0.775磅/秒，ρ=62.4 lb/ft3， 环形流道面积A：
–
– 其中，D2是外套的内径，D1是燃烧室的外径，鉴 于
– 再代入上述方程：
– 每加仑汽油有六磅，则雾化喷嘴流量的要求是 每分钟0.22加仑（Gpm）。 现在可以从供应商 的产品中选择，喷嘴材料选择黄铜，以确保足 够热量能从喷注器传入推进剂。
– 采用撞击射流式喷注器，所需的喷注器孔的数 量和大小如下：
– 燃油喷射流面积由公式（25）得出：
– 我们将假设流量系数Cd= 0.7，喷注压降100磅。 汽油的密度大约是44.5 lb/ft3，使：
• 因此雾化喷嘴一直对业余爱好者有较强的吸引力。
• 对于工业成品雾化喷嘴，业余只需要根据发动机的 设计，确定所需的大小和喷雾特性，然后可以用较 低的成本购买。
• 强烈建议制作业余火箭发动机使用第二种喷注器。
• 第10步 计算汽油喷嘴
– 这种小型火箭发动机的燃料喷注器是一个工业 成品75°雾化角喷嘴。所需的喷嘴的型号由燃 料流量决定。
火箭发动机原理复习提纲
火箭发动机复习提纲1、火箭发动机主要组成？工作过程？优、缺点？2、掌握表征火箭发动机性能的各主要参数的定义、计算公式、影响因素等，如推力（真空推力、特征推力、等效喷气速度）、推力系数、比冲、总冲、特征速度、工作时间、燃烧时间、点火延迟时间、冲量系数等。
13、按照推进剂的细微结构分类，双基推进剂和复合推进剂各属于什么推进剂？各自的基本组元？它们稳态燃烧过程的主要区别是什么？4、推进剂的燃速？常用的燃速公式？推进剂的燃速特性？确定燃速特性的主要方法？燃速与哪些因素有关？何谓燃速的温度敏感系数？25、液体火箭发动机推进剂供应系统的分类？泵压式的开式和闭式循环？各循环的工作原理图？6、何谓固体推进剂“几何燃烧规律”（或称“平行层燃烧规律”）？7、试证明喷管工作在完全膨胀（P=a P）状态时产e生的推力最大。
而为什么高空工作的二、三级喷管采用欠膨胀？38、掌握固体推进剂中双基推进剂的多阶段燃烧模型和复合推进剂的多火焰燃烧模型，以及固体推进剂的侵蚀燃烧现象和产生侵蚀燃烧的机理、判断准则、预防措施等。
9、喷管流动中的主要损失有哪些？产生二相流损失的主要原因？410、掌握固体火箭发动机热力计算（包括燃烧室热力计算和喷管热力计算）的主要任务、计算模型和主要的计算步骤等。
11、何谓平衡压强？试用图解法讨论平衡压强的稳定性条件？为了满足这个稳定性条件，对推进剂燃速特性（如nr=）应有什么要求？ap12、计算题，以固体火箭发动机性能参数和内弹道5性能计算为主，注意以下几点：（1） 熟记固体火箭发动机性能参数计算的一些简单公式（见P28，图2-13）。
（2） 熟记内弹道计算的平衡压强公式，并掌握影响平衡压强的主要因素（3） 计算中注意公式中各参量的单位及单位的换算，以确保计算结果的正确性。
67 例题名词解释：液体推进剂的混合比：是氧化剂质量流率与燃烧剂质量流率之比，即f o m /mk =。
相对比冲损失系数：发动机的比冲损失值与理论比冲间的比值。
火箭动力学考试试题及答案
火箭动力学考试试题及答案一、选择题1. 火箭被称为宇航飞行器的重要一环，最主要的作用是什么？A. 运送货物到国际空间站B. 进行载人航天任务C. 进行卫星发射任务D. 进行科学研究任务答案：C. 进行卫星发射任务2. 火箭是一种什么类型的动力机械？A. 内燃机B. 风力机械C. 电力机械D. 推进机械答案：D. 推进机械3. 在火箭发射过程中，燃烧室中产生的高温高压气体通过哪个组件排出？A. 导弹发射架B. 燃烧室喷管C. 导弹导航系统D. 火箭发动机答案：B. 燃烧室喷管4. 火箭发动机的推力可以由哪个因素决定？A. 燃料质量B. 燃烧时间C. 发动机尺寸D. 高温气体流速答案：D. 高温气体流速5. 火箭动力学是研究火箭在运行过程中的哪些力学问题？A. 质量、力和加速度B. 引力、运动和速度C. 重心、平衡和稳定性D. 飞行器、旋转和姿态控制答案：A. 质量、力和加速度二、简答题1. 请简要介绍火箭的基本组成部分。
答：火箭的基本组成部分包括以下几个方面：- 火箭发动机：负责产生推力的装置，通常由燃料和氧化剂的混合物在燃烧室中燃烧产生高温高压气体，通过喷管喷射出来，产生反作用力推动火箭运动。
- 容器结构：用于承载和保护火箭发动机和其他组件的器件，通常由轻量化的材料制成，如高强度合金或复合材料。
- 操纵系统：用于控制火箭的飞行姿态和轨迹，包括姿态控制推力装置、舵面、陀螺仪等。
- 燃料系统：供应燃料和氧化剂给火箭发动机，通常包括燃料和氧化剂的贮存装置、供给系统和喷射系统等。
- 电力系统：提供火箭所需的电能，用于操纵系统、通信系统、仪器测控等。
- 控制系统：包括自动控制和人工控制两种方式，用于监测和改变火箭状态，保证飞行安全和任务完成。
2. 火箭的推力是如何产生的？请简要描述推力产生的基本原理。
答：火箭的推力是通过燃烧燃料和氧化剂产生高温高压气体，并通过喷管喷射出来产生的。
推力产生的基本原理是根据牛顿第三定律，即作用力与反作用力大小相等、方向相反。
火箭发动机试验与性能评估试题考核试卷
D.火箭速度
4.火箭发动机推力的大小主要取决于（）
A.发动机的燃烧温度
B.发动机的燃烧压力
C.推进剂的流量
D.发动机的质量
5.下列哪种试验可以评估火箭发动机的燃烧效率（）
A.热效率试验
B.推力试验
C.燃烧室压力试验
D.燃烧产物成分分析
6.火箭发动机推力与燃烧室压力的比值称为（）
A.比冲
B.效率
火箭发动机试验与性能评估试题考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.火箭发动机试验中最常用的推进剂组合是（）
13. ABC
14. ABC
15. ABC
16. ABC
17. ABC
18. ABC
19. ABC
20. ABCD
三、填空题
1.动力
2.速度/流速
3.理论燃烧热/化学能
4.推力/燃烧室压力
5.比冲/推力系数
6.长时间运行试验/跌落试验
7.泵/压力容器
8.结构损坏/燃烧不稳定
9.收敛-扩张型/直管型
10.隔热材料/金属材料
A.液氢/液氧
B.煤油/液氧
C.固体燃料/液体氧化剂
D.液态甲烷/液氧
2.火箭发动机的比冲是指（）
A.发动机推力与耗燃料质量的比值
B.发动机推力与耗燃料流量的比值
C.发动机推力与耗燃料时间的比值
D.发动机推力与燃料燃烧温度的比值
3.以下哪个因素不会影响火箭发动机的性能（）
运载火箭多学科优化设计考核试卷
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √
4. ×
5. √
6. √
7. ×
8. √
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.运载火箭多学科优化设计的主要目标是提高火箭的性能、降低成本、增强可靠性。基本过程包括需求分析、设计优化、仿真验证和实验评估。
2.推力矢量控制通过改变喷嘴方向来调整推力方向，用于火箭的姿态控制和飞行轨迹调整。在火箭飞行中，推力矢量控制确保火箭稳定飞行和准确入轨。
A.网格搜索
B.遗传算法
C.线性规划
D.梯度下降
11.在运载火箭设计中，以下哪个因素对结构强度影响最大？（）
A.火箭直径
B.火箭高度
C.燃烧室压力
D.推力大小
12.下列哪种技术可用于降低运载火箭的制造成本？（）
A. 3D打印
B.焊接技术
C.超精密加工
D.高强度材料
13.运载火箭的发射窗口主要受以下哪个因素影响？（）
（）（）
4.在运载火箭的设计中，为了减小空气阻力和提高飞行稳定性，常常采用______形状的头部。
（）
5.运载火箭的______系统负责将燃料和氧化剂输送到发动机燃烧室。
（）
6.火箭发动机的喷嘴设计主要影响______和______。
（）（）
7.运载火箭在发射前需要进行______和______测试，以确保其性能和安全。
4.以下哪些技术可以用于提高运载火箭的运载效率？（）
A.空气动力优化
B.发动机效率提升
C.结构轻量化
D.电子设备升级
5.在运载火箭的多学科优化设计中，以下哪些方法可以用于减少计算量？（）
A.代理模型
火箭发动机专业综合实验(2.2.3)--典型实例——火箭发动机通用喷管实验系统习题答案
1.什么是气蚀文氏管？文氏管是先收敛后扩散的管子，在其中流动的是液体，一般液体流动是在喉部不产生汽蚀。
若在工作时喉部截面以后产生稳定的汽蚀区，则称为汽蚀文氏管。
所谓汽蚀就是在液体流动时，当其压力低于液体当地温度下的饱和蒸汽压时液体汽化出大量气泡的现象，此时为汽液混合流动。
2.塞式喷管的构成、主要结构参数的定义。
目前的塞式喷管一般是由内喷管（也称为主喷管或侧喷管）、塞锥和底部三部分组成的。
不论塞式喷管的类型如何，都可以将燃气流的膨胀过程分为内膨胀和外膨胀两部分。
内膨胀3.塞式喷管自动高度补偿的机理由于塞锥独特的结构特点，使得塞式喷管具有高度补偿能力。
主流在塞锥上的流动外边界是一个自由压力边界，它受外界反压影响较大。
在工作压比等于或大于设计压比时，塞锥上的流动仍然是膨胀流动，膨胀程度由内喷管出口点发出的扇形膨胀波簇来决定，在理想塞锥型面条件下，膨胀波簇传播到塞锥壁面时会被消去而不发生反射，如图1.5(a)。
此类工况下的塞式喷管推力特性与钟形喷管是相同的。
在低于设计压力比的工况下，燃气流在没有达到塞锥终点时就已经膨胀到环境压强，在随后的流动中，由于塞锥壁面的偏转以及外界反压的作用使得流动过程受到压缩，产生的压缩波到达自由压力边界后会发生发射，成为膨胀波，这时的塞锥型面又会将膨胀波重新反射到自由压力边界，于是波系在塞锥壁面和自由压力边界之间不断反射，导致塞锥上间隔着这种膨胀－压缩－膨胀的过程，使得塞锥壁面压强出现近似的周期振荡变化，因而使得推力增加，达到了性能补偿的效果，如图1.5(b)和(c)(a) 设计条件下的塞锥流场 (b)不同工况下的塞式喷管工作状况塞锥被截短后，在底部会产生一个被超音速燃气流包围的亚音速回流区，为了提高底部压强，将少量的二次流引入底部，与塞锥上喷出的燃气相互作用，形成一个气动锥，因此截短型塞式喷管常常被称为气动塞式喷管。
由于塞锥被截短，会使得补偿能力有所降低，另外底部的复杂流动性质也会影响到塞式喷管性能。
火箭发动机原理考查内容
一、考试内容：根据我校教学及该试题涵盖专业多的特点，对考试范围作以下要求：1、火箭发动机绪论：两次能量转换、固体火箭发动机的结构、固体和液体火箭发动机的优缺点。
2、火箭发动机的工作参数：推力、推力系数、质量流率、特征速度、总冲、比冲的概念；高度和膨胀状态对推力系数的影响；最大推力产生的条件；相关的计算。
3、固体推进剂：固体推进剂的分类；推进剂的主要成分和作用；推进剂的加工工艺；衡量推进剂的能量标准；双基推进剂的贮存安定性问题。
4、火箭发动机燃烧室热力计算：燃烧室热力计算的内容、模型和计算步骤；固体推进剂的假定化学式；GIBBS自由能法和布莱克林法的计算思路；输运过程。
5、喷管流动过程：冻结流动和平衡流动；喷管流动的热力计算方法；发动机冲量系数；喷管流动所包含的损失；二相流损失的概念和形成喷管二相流损失的原因。
6、固体推进剂的燃烧：双基推进剂的多阶段模型；复合推进剂的多火焰模型；燃速的温度敏感系数；侵蚀燃烧概念、机理以及对发动机性能产生的影响；压强对双基和复合推进剂燃烧的影响机理；异常燃烧；平台燃烧；平台推进剂。
7、固体火箭发动机内弹道计算：平衡压强的概念、公式及计算；燃烧室压强的稳定性条件；燃喉比K、喉通比J和波别多诺斯采夫准则的概念和物理意义；燃气流动和侵蚀燃烧对平衡压强的影响；一维内弹道的计算方法；点火延迟。
8、液体火箭发动机系统：开式循环和闭式循环。
9、液体推进剂：常用的液体推进剂，化学当量比和余氧系数。
10、推力室工作过程：推力室的气动区域划分；燃烧准备过程；雾化作用和雾化质量的影响因素；韦伯数；平均直径。
11、推力室的冷却：再生冷却；表面沸腾换热。
二、参考书目1、李宜敏等，《固体火箭发动机原理》，北京航空航天大学出版社，19912、狄连顺等，《火箭发动机原理》，国防科技大学讲义3、刘国球主编，《液体火箭发动机原理》，宇航出版社（导弹与航天丛书），1993火箭发动机喷管维基百科，自由的百科全书渐缩渐阔喷管，颜色从绿到红显示流速近似增长趋势火箭发动机喷管是用于火箭发动机的一种（通常是渐缩渐阔喷管）推力喷管。
液体火箭发动机设计复习题
性，确保发动机在各种工作条件下都能安全可靠地工作。
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控制算法的设计
PID控制
常用的控制算法，通过比例、积分和微分环节来调整控制指令，以减小实际输出 与设定值之间的误差。
模糊控制
基于模糊逻辑的控制算法，适用于具有非线性特性的系统，能够处理不确定性和 模糊性。
控制系统的测试与验证
硬件在环仿真
通过模拟实际工作环境的测试方法， 将控制系统与仿真模型结合，验证控 制系统的性能。
详细描述
控制燃气温度和压力分布，以满足推进效率和发动机安 全性能的要求。
研究燃烧产物中的颗粒物、气体成分和腐蚀性物质对发 动机性能的影响，采取相应措施进行控制和防护。
04 点火与关机系统设计
点火系统的设计
点火方式选择
根据火箭发动机类型和具体需求，选择合适的点 火方式，如电热点火、燃气点火等。
点火电路设计
液体火箭发动机通过将液态燃料和氧化剂混合后，在燃烧室内进行燃烧，产生 高温高压气体，推动火箭发动机的涡轮泵和喷管工作，从而产生推力。
液体火箭发动机的组成
燃料系统
负责供应液态燃料和氧 化剂。
燃烧室
燃料和氧化剂混合并燃 烧的地方，产生高温高
压气体。
喷管
将燃烧室产生的高温高 压气体转化为推力。
涡轮泵
通过涡轮驱动燃料泵和 氧化剂泵，将燃料和氧
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燃烧室结构应尽量简化，以降低制造成本和维护成本。
喷管的设计
总结词：喷管负责将燃烧产物加速至 所需速度，其设计需考虑膨胀比、喷
管形状和材料等因素。
详细描述
根据发动机性能要求选择合适的喷管 形状（如收敛、等截面、扩张等）。
航空航天器结构与动力设计考核试卷
9.航空航天器的设计中，_______是衡量结构强度的一个重要指标。
10.在飞行器设计中，_______是影响气动性能的重要因素。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.飞机的副翼主要用于控制飞机的爬升和下降。（）
A.固定翼飞机
B.直升机
C.火箭
D.气球
9.下列哪个参数与飞机的升力无关？（）
A.空气密度
B.机翼面积
C.飞行速度
D.地球引力
10.下列哪种现象可能导致飞机失速？（）
A.降低飞行速度
B.增加迎角
C.减小迎角
D.增加机翼后掠角
11.下列哪个部件是飞机液压系统的组成部分？（）
A.发动机
B.燃油系统
C.液压泵
10. ABC
11. ABCD
12. ABC
13. ABCD
14. ABCD
15. ABC
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
19. AB
20. ABCD
三、填空题
1.突出
2.燃料
3. 7.9
4.发动机
5.机翼前缘
6.超临界翼型
7.空气阻力减速
8.乘客和货物
9.应力
10.翼型
四、判断题
1. ×
A.燃烧效率
B.密度
C.污染性
D.成本
4.以下哪些部件属于飞机的操纵系统？（）
A.飞行控制计算机
B.操纵杆
C.舵机
D.飞行仪表
5.以下哪些材料可以用于航空航天器的热防护系统？（）
液体火箭发动机设计复习题答案
第二章1、总体对发动机设计提出的技术要求包括哪些方面；飞行器总体对发动机设计提出的技术要求主要在发动机用途、工作性能、质量和结构尺寸、环境条件及经济性等方面，同时在设计任务书中给出对这些参数的具体要求，它们是发动机设计的主要依据。
2、液体火箭发动机系统设计主要有哪四个阶段；发动机系统设计主要有：系统方案论证、系统方案设计、系统试验和系统定型四个阶段3、液体火箭发动机主要参数的选择有哪些；根据导弹或火箭总体设计部门提出的基本要求，可以设计选择发动机一系列可变参数，如推进剂的选择、混合比的选择、燃烧室压力的选择、喷管扩张比的选择、推进剂质量的选择、系统参数平衡等。
4、挤压系统分类、贮箱增压压力的确定；分类：贮气系统、液体汽化系统、化学反应系统确定：挤压式系统贮箱增压压力的提高会引起整个供应系统的质量大大增加（主要是贮箱结构质量），所以挤压式系统的燃烧室压力都不取得很高。
一般在比冲和质量的折中考虑下，选取一个合理的较低燃烧室压力，保证贮箱压力较低，同时设计时应力求减少供应系统的流阻损失。
（《第2章液发系统设计》ppt P86）5、泵压式系统贮箱增压压力的确定；（《第2章液发系统设计》ppt P114）（1）保证泵不发生汽蚀（2）保证贮箱不破坏（3）对增压气瓶的影响确定方法：计算得到按系统质量最轻条件的增压压力为P1，满足泵汽蚀条件的增压压力为P2。
（1）P1≈P2；（2）P1＞＞P2；（3）P1＜＜P2。
综上所述，增压压力的选择应根据以上几个部件的总质量为最轻来确定，然后检验动力系统的工作是否满足来作适当的调整。
6、发动机混合比和推力矢量控制方案；推力矢量控制：方法的选择取决于所需力矩的大小，也和发动机系统和结构方案有关。
（《第2章液发系统设计》ppt P133）（1）单推力室发动机：燃气舵、辅助射流、二次喷射控制、摆动推力室或喷管（2）多推力室发动机：两室、三室、四室发动机混合比：混合比开环控制（混合比控制的最简单形式是在推进剂主管路中设置适当尺寸的校准孔板。
液体火箭发动机课程设计
课程设计任务书一、课程设计题目：设计实验用液体火箭发动机推力室二、课程设计题目的原始数据及设计技术要求推力：500N燃料:气氧+75％酒精余氧系数：α=0.8燃烧室压力:2MPa出口压力：0。
1MPa三、课程设计任务：1进行热力计算、推力室结构参数计算：确定圆柱形燃烧室长度,喉部直径，喷管收敛段、扩张段长度，喷管出口直径。
2进行喷嘴设计、推力室水冷却计算。
3详细设计并绘制推力室部件总图.4零件设计。
5撰写设计说明书.四、课程设计日期:学生：指导教师：班级：教研室主任:目录一、设计任务分析 (1)二、热力计算 (1)三、推力室型面设计 (2)1.燃烧室的初步设计 (2)1)喷管收敛段的初步设计 (3)2)喷管扩张段 (4)2.喷嘴设计 (6)1)气氧直流喷嘴 (6)2)酒精离心式喷嘴设计 (7)3.推力室身部设计 (8)1)热防护校核计算方法如下： (9)2)由CEA热力计算可得喉部燃气的输运特性如下： (10)四、推力室强度校核计算 (12)1.圆筒段应力校核 (12)2.喉部应力校核 (13)3. 螺栓强度校核 (13)五、课程总结 (13)六、参考文献 (14)一、 设计任务分析任务设计气氧—酒精液体火箭发动机为地面试验系统用小推力火箭发动机，仅用于地面试车，由此该发动机设计时具有如下特点：1. 发动机的推力小，燃烧室压强及推进剂的流量都不大,设计结构应尽量简单可靠，便于加工.2. 发动机仅用于地面试验，对其结构质量要求不高，必要时可增加结构质量来满足其性能要求。
3. 该发动机为试验用发动机，因此设计时考虑测量装置的布置和精确度的要求。
4. 该发动机的制造属单件生产，设计的结构应当易于加工,且尽量采用标准件和已有零件。
5. 在满足其他需求的基础上，选用适当的结构材料以降低成本。
二、 热力计算标况下，()32=1.0/H O kg m ρ,()326=785.47/C H O kg m ρ,可计算出75%酒精的假定化学式为30.524124.6831.814C H O ; 标准生成焓为-8960.25/kJ kg ,热力计算结果如下：燃烧室温度c T 3015.69K 燃烧室压力c P2Mpa当量混合比mc r 1.4654喷管扩张比e ε3.638实际混合比0m r1.1723分子量c M22.899/kg kmol混合气体常数c R 364.17/(kg K)J比热比（冻结） 1.1898粘性系数μ -58.6710/(m s)kg ⨯ 导热系数λ()0.3115W m K普朗特数Pr0.6358特征速度*C1641.65m s气体种类 CO2H 2H O 2O 2COH OH O分压（Mpa) 0。
火箭发动机结构与设计-液体火箭发动机总体设计
一、绪论火箭发动机是一个依靠推进剂燃烧产生高压气体，并通过一个特殊形状的喷嘴膨胀而产生推力的简单设备。
液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。
液体火箭发动机采用的液体推进剂，是在高压气体的挤压下进入燃烧室的。
推进剂通常由液体氧化剂和液体燃料组成。
在燃烧室内，推进剂通过化学反应（燃烧）的形式，将气体燃烧产物加压和加热，并通过喷嘴高速喷出，从而传递给发动机一个反向动量，使火箭获得推力。
一个典型的液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。
图1 液体火箭发动机示意图二、设计任务及要求提出并设计一个2~3级的液体火箭发动机方案，将一吨的有效载荷送至近地轨道。
推力等参数自定。
要求给出所选用推进剂种类，推力大小，比冲、总冲及推喷管面积比等发动机的基本参数。
三、设计思路1、选用二级液体火箭；2、发动机采用泵压式系统；3、选取氧化二氮、偏二甲肼为一级发动机推进剂，选取液氧、煤油作为二级发动机推进剂；4、确定发动机其他主要参数。
四、设计步骤1、确定火箭发射重量及推进剂质量设计要求将有效载荷为1t的载荷送入近地轨道，参照长征二号火箭CZ-5-200（近地轨道有效载荷1.5t，起飞质量82t）设定所需设计火箭总质量为64t；推进剂质量一般占火箭总质量85%~90%左右，依次为依据，设定推进剂质量为54.4t，则火箭结构质量（包括火箭发动机净重）为8.5t。
2、推进剂的选择根据中国典型液体火箭发动机性能参数表选取N2O4/偏二甲肼（YF-20）作为第一级发动机的推进剂，其真空推力为780kN，真空比冲为2840m/s，燃烧室压力为6.98MPa；选取选取液氢/液氧（YF-73）作为第二级发动机的推进剂，其真空推力为44.43kN，真空比冲为4119m/s，燃烧室压力为2.63MPa又根据齐奥尔可夫斯基公式V=∑I spi ln m oi m kini=1其中I spi—第i级发动机的真空比冲；m oi—第i级火箭的起飞质量；m ki—第i级的停火质量；n—火箭级数。
运载火箭多学科优化与仿真考核试卷
3. A
4. D
5. C
6. A
7. A
8. C
9. C
10. D
11. C
12. C
13. C
14. C
15. A
16. B
17. B
18. B
19. D
20. C
二、多选题
1. ABCD
2. ABC
3. ABCD
4. ABCD
5. ABCD
6. ABCD
7. BC
8. ABCD
9. AB
A.大气层
B.太阳辐射
C.空间碎片
D.地球磁场
20.以下哪些单位通常参与运载火箭的研发和发射？（）
A.航天科研机构
B.军事组织
C.商业航天公司
D.学术机构
（以下为答题纸，请将答案填写在相应位置。）
1. ______
2. ______
3. ______
4. ______
5. ______
6. ______
A.模态分析
B.频率响应分析
C.时域分析
D.波传播分析
11.以下哪些因素会影响火箭的轨道插入？（）
A.发动机推力
B.飞行路径
C.航天器质量
D.地球引力场
12.在火箭仿真中，以下哪些模型是重要的？（）
A.空气动力学模型
B.结构动力学模型
C.热力学模型
D.电动力学模型
13.以下哪些技术可以用于提高火箭的比冲？（)
D.模糊优化
14.以下哪个因素对火箭的推力影响最大？（）
A.燃料类型
B.发动机结构
C.燃烧室压力
D.发动机数量
15.以下哪个阶段是火箭飞行中风险最高的阶段？（）
运载火箭总体设计与系统集成试卷
15.以下哪种情况可能导致运载火箭发射失败？（）
A.推进剂泄漏
B.发动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过热
C.天气状况良好
D.载荷重量轻于预期
第二部分多选题（本题共15小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.运载火箭的发射过程中，以下哪些因素会影响其飞行性能？（）
A.大气条件
B.火箭质量
C.发动机推力
D.轨道参数
2.以下哪些材料常用于火箭发动机的制造？（）
A.钨
B.铌
C.铝
D.玻璃
3.运载火箭的导航系统主要包括哪些部分？（）
A.惯性导航系统
B.全球定位系统
C.星际导航系统
D.地面导航系统
4.以下哪些是运载火箭发射前的常规检查内容？（）
A.燃料质量检查
B.电气系统检查
C.结构完整性检查
A.惯性导航
B.卫星导航
C.飞行员手动操作
D.光学导航
13.在运载火箭发射前，需要对火箭进行哪种检查以确保安全？（）
A.结构完整性检查
B.程序代码审查
C.飞行模拟训练
D.乘员逃生系统测试
14.火箭的推进剂通常储存在（）
A.高压容器中
B.常压容器中
C.真空容器中
D.不储存在任何容器中，直接与发动机连接
5.运载火箭的发射过程中，所有阶段都依靠火箭发动机产生的推力进行推进。（）
6.在运载火箭的回收技术中，降落伞是一种常用的回收手段。（）
(完整版)航空发动机结构练习题库(一)
1. 航空发动机研制和睁开面对的特点不包括以下哪项〔〕。
A.技术难度大B.研制周期长C.花销高D.花销低正确答案 :D试题剖析 : 发动机研制开发耗资昂贵。
2. 航空发动机设计要求包括〔〕。
A.推重比低B.耗油率高C.维修性好D.可控制性差正确答案 :C试题剖析 : 航空发动机设计要求其推重比高、耗油率低、可控制性好、维修性好。
3. 以下哪一种航空发动机不属于燃气涡轮发动机〔〕。
A.活塞发动机B.涡喷发动机C.涡扇发动机D.涡桨发动机正确答案 :A试题剖析 : 活塞发动机不属于燃气涡轮发动机，二者结构、原理不同样。
4. 燃气涡轮发动机的核心计由压气机、燃烧室和〔〕组成。
A.进气道B.涡轮C.尾喷管D.起落架正确答案 :B试题剖析 :压气机、燃烧室和涡轮并称为核心计。
5. 活塞发动机工作行程不包括〔〕。
A.进气行程B.压缩行程C.膨胀行程D.往返行程正确答案 :D试题剖析 : 活塞发动机四个工作行程：进气、压缩、膨胀、排气。
6. 燃气涡轮发动机的主要参数不包括以下哪项〔〕。
A.推力B.推重比C.耗油率D.造价正确答案 :D试题剖析 :造价不是发动机性能参数。
7. 关于现代涡扇发动机，常用〔〕代表发动机推力。
B.高压涡轮出口总压与压气机进口总压之比C.高压涡轮出口总压与低压涡轮出口总压之比D.低压涡轮出口总压与低压涡轮进口总压之比正确答案 :A试题剖析 :低压涡轮出口总压与低压压气机进口总压之比用来表示涡扇发动机推力。
8. 发动机的推进效率是〔〕。
A.单位时间发动机产生的机械能与单位时间内发动机燃油完满燃烧时放出的热量之比。
B.发动机的推力与动能之比。
C.发动机推进功率与单位时间流过发动机空气的动能增量之比。
D.推进功率与单位时间内发动机加热量之比。
正确答案 :C试题剖析 :发动机的推进效率是发动机推进功率与单位时间流过发动机空气的动能增量之比。
9. 航空燃气涡轮发动机是将〔〕。
A.动能转变成热能的装置B.热能转变成机械能的装置C.动能转变成机械能的装置D.势能转变成热能的装置正确答案 :B试题剖析 :航空燃气涡轮发动机是将热能转变成机械能的装置。
液体火箭发动机设计复习题
12.影响喷嘴流量系数的因素; 13.互击式直流喷嘴计算; 14.离心式喷嘴的几何特性（喷雾锥角等的变化） 15.双组元离心式喷嘴的特点; 16.直流式、离心式两类喷嘴各自的特点;
17.喷嘴排列的要求和问题;
19.单组元离心式喷嘴的计算;
18.离心式喷嘴混合单元;
3.4
20.推力室身部热防护方法;
再生冷却的制约条件
• 最大燃烧室压力
• 最小燃烧室压力 • 推力的制约 • 冷却套内压力损失的制约 • 工艺的制约
保证可靠再生冷却的方法
1. 2. 3. 4. 5. 6. 减小气体壁面传热系数 隔热涂层 内冷却 采用导热性能好的材料和减小内壁厚度 降低冷却剂温度（原理、方法） 增加液体壁面传热系数（原理、方法）
3.1 1.推力室的组成 ; 2.推力室的主要设计内容; 3.2 3.燃烧室的设计要求; 4.影响完全燃烧程度的主要因素; 5.经常采用的燃烧室几何形状; 6.燃烧室的轮廓设计; 7.喷管类型; 3.3 8.几种特型喷管型面的简单造型方法; 11.雾化特性;
9.推力室头部的设计要求; 10.喷嘴类型;
6. 发动机混合比和推力矢量控制方案； 7. 挤压式系统管路特性和组元混合比的调整计算； 8. 液体火箭发动机控制系统设计的基本步骤； 9. 蝶形阀门、球形阀门功能、结构和工作过程；
10. 减压器工作过程和高低压卸荷原理，推导列出力平衡方程，给出其静
态特性； 11. 简述压调器和稳定器的功用 。
第三章：
采用新材料、新技术，减轻质量，提高性能。 重复使用。
2015/12/31
4Hale Waihona Puke 影响喷嘴流量系数的因素• 孔长径比（l/d）的影响 • 喷嘴压降的影响 • 横向速度的影响 • 喷嘴反压的影响 • 进口倒角2α和进口倒角深度e的影 响 • 倾斜角β的影响 • 表面加工质量的影响
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1. 总体对发动机设计提出的技术要求包括哪些方面； 2. 液体火箭发动机系统设计主要有哪四个阶段； 3. 液体火箭发动主要参数的选择有哪些； 4. 挤压系统分类 、贮箱增压压力的确定； 5. 泵压式系统贮箱增压压力的确定； 6. 发动机混合比和推力矢量控制方案； 7. 挤压式系统管路特性和组元混合比的调整计算； 8. 液体火箭发动机控制系统设计的基本步骤； 9. 蝶形阀门、球形阀门功能、结构和工作过程； 10. 减压器工作过程和高低压卸荷原理，推导列出力平衡方程，给出其静
关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有
琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳
学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(1007—1072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世
称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。
修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。《醉翁亭记》就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字
1．初读文章，结合工具书梳理文章字词。2．朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例
环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智
• 采用新材料、新技术，减轻质量，提高性能。 • 重复使用。
2019/9/6
4
影响喷嘴流量系数的因素
• 孔长径比（l/d）的影响 • 喷嘴压降的影响
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1
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2Δp n
n
• 横向速度的影响
• 喷嘴反压的影响
• 进口倒角2α和进口倒角深度e的影 响
• 倾斜角β的影响
• 表面加工质量的影响
直流式、离心式两类喷嘴各自的特点
11 醉翁亭记
1．反复朗读并背诵课文，培养文言语感。
2．结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。
3．把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。
4．体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下《岳阳楼记》，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受
态特性； 11. 简述压调器和稳定器的功用 。
第三章：
3.1 1.推力室的组成 ; 2.推力室的主要设计内容;
3.2 3.燃烧室的设计要求; 4.影响完全燃烧程度的主要因素; 5.经常采用的燃烧室几何形状; 6.燃烧室的轮廓设计; 7.喷管类型; 8.几种特型喷管型面的简单造型方法;
3.3 9.推力室头部的设计要求; 10.喷嘴类型; 11.雾化特性; 12.影响喷嘴流量系数的因素; 13.互击式直流喷嘴计算; 14.离心式喷嘴的几何特性（喷雾锥角等的变化） 15.双组元离心式喷嘴的特点; 16.直流式、离心式两类喷嘴各自的特点; 17.喷嘴排列的要求和问题; 18.离心式喷嘴混合单元; 19.单组元离心式喷嘴的计算;
仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什
么不能划分为“山/行六七里”？
明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望
到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊
于《岳阳楼记》的千古名篇——《醉翁亭记》。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导
31.提高内冷却带冷却效果的方法;
32.点火装置;
第四章
33.燃气发生器工作过程的特点;
34.闭式发动机和开式发动机燃气发生器的区别;
35.小推力发动机的冷却方法.
推力室的设计要求
• 提高燃烧室压力，增大喷管面积比，获得较高的比 冲，并保证推力室有良好的工作过程和高可靠性；
• 使用廉价的无毒的高能推进剂，降低发动机的研制 和发射成本，减少对环境的污染；
直流式特点： ① 直流式流量系数大，尺寸小。 ② 直流式雾化质量不好，液滴不细。 ③ 直流式射流在离开喷管较远的地方才开始雾化。 ④ 直流式喷射锥角也较小。 离心式特点： ① 喷嘴单独加工，结构复杂。 ② 保持喷嘴压降恒定时，可通过改变喷嘴内部结构尺寸调
整喷嘴流量系数和喷雾锥角。 ③ 喷雾锥大，加速雾化、蒸发过程，有利于和相邻的喷雾
3.4 20.推力室身部热防护方法;
21.热防护方法的优缺点;
22.对流外冷却传热过程;
23.冷却表面肋条的散热效应;
24.再生冷却：可靠冷却的条件; 25.再生冷却：合理性条件;
26.再生冷却的制约条件;
27.一些参数对换热过程的影响;
28.保证可靠再生冷却的方法; 29.冷却通道结构;
30.内冷却环带的结构;
锥混合。 ④ 喷嘴体积大，流量系数小。
再生冷却的制约条件
• 最大燃烧室压力 • 最小燃烧室压力 • 推力的制约 • 冷却套内压力损失的制约 • 工艺的制约
保证可靠再生冷却的方法
1. 减小气体壁面传热系数 2. 隔热涂层 3. 内冷却 4. 采用导热性能好的材料和减小内壁厚度 5. 降低冷却剂温度（原理、方法） 6. 增加液体壁面传热系数（原理、方法）