火箭发动机课件

空气喷气发动机
涡涡 轮轮 喷风 气扇 发发 动动
冲 压 发 动 机
机机
喷气发动机
火箭发动机
组合发动机
化 学 火 箭 发 动 机
电 火 箭 发 动 机
核 火 箭 发 动 机
固 体 火 箭 冲 压 发 动 机
(SDR)
火涡 箭轮 基基 组组 合合 循循 环环 发合 动动 机机
(RBCC) (TBCC)
教学内容
第1章 喷气发动机概述 第2章 火箭发动机的主要参数 第3章 化学火箭发动机工作过程的基本关系式 第4章 液体火箭推进剂及燃烧 第5章 液体火箭发动机气液系统 第6章 液体火箭发动机的基本组件 第7章 固体推进剂及燃烧 第8章 固体火箭发动机装药及内弹道计算 第9章 固体火箭发动机的基本组件 第10章 冲压发动机
其可与固体火箭冲压发动机串联或并联， 也可装于补燃室内，工作完抛出。
固体火箭冲压发动机的特点
(1) 与火箭发动机相比较，SDR具有较高的比冲， 约为：600~1200s;
(2) 与冲压发动机相比较，结构更简单、工作可靠性 更高。
固体火箭冲压发动机的应用
主要用于地空导弹、空空导弹， 如美国的地空导弹SAM-6（20世纪70年代）,
进剂液体火箭发动机
3）按完成任务形式分为：主级、助推级、上面级和空间用液体火箭发动机；
4）按推力大小分为：大推力、小推力液体火箭发动机 5）按发动机的功能分为：主推进、辅助推进液体火箭发动机
中国运载火箭推进系统使用的主要液体发动机
发动机名称 推力/kN
YF20/YF20B 696.5/731.5
YF21/ YF21B
欧洲的Meteor（流星）超视距空空导弹(20世纪90年代)， 俄罗斯的R-77M （ 20世纪90年代）。
1.4.2火箭基组合循环发动机(RBCC)
RBCC(Rocket Based Combined Cycle) 定义：将传统的火箭发动机和吸气式发动机组合在一起, 形成的具有多种工作模态的发动机，在不同的飞行阶 段启用不同的飞行模式，以达到发动机的最佳性能。 火箭引射模态：Ma<3 亚燃冲压模态： 3<Ma<5 超燃冲压模态：6<Ma<10 纯火箭模态： Ma>10
1—燃烧挤贮箱； 3—增压阀门； 5—齿轮箱； 7—燃烧剂泵； 9—推力室； 11—蒸发器；
2—氧化剂贮箱； 4—涡轮； 6—氧化剂泵； 8—主阀门； 10—燃气发生器； 12—火药启动器
图1.2 液体火箭发源自文库机示意图
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分类
1）按推进剂组元数目分为：单组元、双组元、三组元液体火箭发动机 2）按推进剂类型分为：可贮存推进剂、自燃和非自燃推进剂、低温推
教材及参考书
教材：
关英姿主编.火箭发动机教程.哈尔滨工业大学出版社， 2005,12
参考书：
1. G.P.萨顿 (美国).火箭发动机基础.科学出版社，2003,1 2. 王春利.航空航天推进系统.北京理工大学出版社，2004 3.杨月诚.火箭发动机理论基础.西北工业大学出版社，2010
第 1 章 喷气发动机概述
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动力装置的比冲与飞行马赫数的关系
1.1 化学火箭发动机
• 工作原理
燃烧室中
喷管中
化学推进剂
高温燃气
燃烧反应
膨胀加速
反作用 射流
推力
• 分类
液体推进剂 火箭发动机
化学 火箭发动机
固体推进剂 火箭发动机
混合推进剂 火箭发动机
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1.1.1 液体火箭发动机
组成
液体火箭 发动机
推力室 推进剂供应系统 控制系统
YF22
75吨(真空)
YF23
4.8吨(真空)
YF24
79.8吨(真空)
YF40
5吨(真空)
YF73
4.5吨(真空)
YF75
8吨(真空)
YF77 YF100
50吨(地面) 120吨(地面)
推进剂 N2O4/偏二甲肼 N2O4/偏二甲肼 N2O4/偏二甲肼 N2O4/偏二甲肼 N2O4/偏二甲肼 N2O4/偏二甲肼
液氧/液氢 液氧/液氢 液氧/液氢 液氧/煤油
应用
CZ-2、CZ3、CZ4火箭第一级发动机 CZ-2、CZ3、CZ4 第二级 主发动机 CZ-2、 CZ-3、 CZ 4A第二 级游机 CZ-2 、CZ-3、4A火箭第二级发动机 CZ-4A，-4B第三级 CZ-3火箭第三级发动机 CZ-3A 、3B、3C第三级发动机
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1.1.3 固液混合火箭发动机
正混合：燃烧剂为固体，氧化剂为液体 固液混合 火箭发动机 逆混合：燃烧剂为液体，氧化剂为固体
1—高压气瓶； 2—减压器；
3—氧化剂贮箱； 4—活门；
5—喷注器；
6—固体燃烧剂；
7—燃烧室；
8—喷管
固液混合火箭发动机简图
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1.2 核火箭发动机
图1-9
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1.3 电火箭发动机
以5米模块(2个50吨YF-77)为芯级，以4个3.35米模块(2个120吨YF-100)为助推器。
YF24液体火箭发动机
50吨氢氧发动机— YF-77
120吨液氧煤油发动机— YF-100
1.1.2 固体火箭发动机
组成 包括燃烧室、固体推进剂装药、点火装置、喷管四部分。
特点
图1.3 固体火箭发动机示意图
尾喷管
进气道 点火器 整体式固体火箭冲压发动机示意图
冲压燃烧室
非整体式固体火箭发动机示意图
SDR分为整体式固体火箭冲压发动机(ISPR—Integral Solid Propellant Ramrocket)和非整体式固体火箭冲压发动机。 整体式：固体助推器和冲压发动机共用一个燃烧室 非整体式：助推器自成一体，与冲压发动机无关，
1.3.1 电热型电火箭发动机
T图1-11
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1.3.2 静电型电火箭发动机
图1-12
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1.3.3 电磁型电火箭发动机
图1-13
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图1-14
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1.4 组合发动机
1.4.1 固体火箭冲压发动机(SDR) SDR(Solid Ducted Rocket)
燃气发生器
助推器
喷气发动机：采用喷气反作用原理工作的发动机。
喷气发动机可分为： 空气喷气发动机：喷射的工质是利用大气层中的空气与发 动机所携带的燃料燃烧产生的，因此，其只能在大气层中工作。 火箭发动机：喷射的工质是利用自身携带的氧化剂和燃料 燃烧产生的，因此，既能在大气层中工作又能在大气层外工作。 组合发动机:指两种或两种以上不同类型发动机的组合。