火箭发动机课件
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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。
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 液体火箭发动机示意图
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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
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
返回
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
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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
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
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
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
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 源自 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)
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，
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
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）,
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
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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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
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。
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 液体火箭发动机示意图
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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
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
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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
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
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
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
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 源自 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)
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，
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
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）,
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
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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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