火箭发动机原理教学大纲
火箭发射技术和发动机设计-武器发射工程教学大纲
《火箭发射技术和发动机设计》课程教学大纲课程代码：110441001课程英文名称：Technique to Launch Rockets and to Design Motors课程总学时：40 讲课：36 实验：4 上机：0适用专业：武器发射工程大纲编写（修订）时间：2017年5月一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标火箭是指依靠自身发动机向后喷射的燃气，利用作用与反作用原理，飞向目标的一种兵器。
火箭发射技术是指将火箭发射出去的一种技术，而发动机设计则是指为火箭飞行提供动力的火箭发动机的设计技术。
火箭发射技术和发动机设计是武器系统与发射工程专业的专业课。
通过该课程的学习，使得学生掌握火箭发射系统总体设计知识、火箭发射系统受力分析知识和固体火箭发动机设计知识，了解火箭发射系统的构成和固体火箭发动机零部件的主要功能，为学生进行毕业设计或参加工作打下良好基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求掌握火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计知识，了解火箭发射系统的基本构成和固体火箭发动机零部件的主要功能，具有能够初步进行火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计的能力。
（三）实施说明本课程的特点是以培养学生能够具有初步进行火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计的技能为目的，在教学中应采用先进的、直观的教学手段——多媒体教学，以使学生很容易理解教学内容。
（四）对先修课的要求机械设计、理论力学、材料力学、火箭发动机原理和工程热力学。
（五）对习题课、实践环节的要求习题主要在于巩固所学的理论，培养学生运用理论解决实际问题的能力，因此课外习题不应少于10题。
（六）课程考核方式1. 考核方式：考查2. 考试目标：考核学生掌握火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计知识情况，学生应能够初步进行火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计的能力。
3. 成绩构成：期末考试、平时考核（包括作业、小测验等）成绩和实验成绩的总和。
初中物理火箭的教案
初中物理火箭的教案一、教学目标1. 让学生了解火箭的基本原理和结构，理解火箭是如何工作的。
2. 让学生掌握火箭发射时所涉及到的物理知识，如牛顿第三定律、反冲原理等。
3. 培养学生对现代科技发展的兴趣和好奇心。
二、教学内容1. 火箭的基本原理和结构火箭是一种依靠喷射高速气流产生反作用力，从而获得推力的飞行器。
火箭的工作原理是基于牛顿第三定律，即物体间的力是相互的。
火箭的结构主要包括发动机、燃料、喷管、壳体等部分。
2. 火箭的发射过程火箭发射的过程包括起飞、加速、离地、轨道飞行等阶段。
在发射过程中，火箭需要克服地球引力和空气阻力，因此需要巨大的推力。
火箭发动机在工作时，燃料在燃烧室内燃烧，产生高温高压气体，通过喷管喷出，从而产生推力。
3. 火箭的现代发展现代火箭技术不断发展，火箭的层次越来越多，发动机的性能也越来越高。
为了减小火箭的质量，火箭通常采用多级火箭结构，飞到一定高度后，最小级火箭会脱离，从而减小整个火箭的质量。
为了保护火箭免受高温的影响，火箭的外层涂料可以升华吸热。
此外，火箭的形状设计也非常重要，光滑的表面和流线型设计可以减少空气阻力。
三、教学方法1. 采用讲解法，让学生了解火箭的基本原理和结构。
2. 采用演示法，通过图片或视频展示火箭发射的过程，让学生更直观地理解火箭的工作原理。
3. 采用问题法，引导学生思考火箭发射过程中所涉及的物理知识，如牛顿第三定律、反冲原理等。
四、教学步骤1. 引入：通过展示火箭发射的视频，引发学生对火箭的兴趣，引入本节课的主题。
2. 讲解火箭的基本原理和结构：让学生了解火箭的工作原理和各个部分的功能。
3. 讲解火箭的发射过程：让学生了解火箭发射的各个阶段和所涉及的物理知识。
4. 讲解火箭的现代发展：让学生了解火箭技术的最新发展，激发学生对科技的好奇心。
5. 总结：通过提问，检查学生对火箭知识的掌握程度，总结本节课的主要内容。
五、课后作业1. 绘制火箭的结构图，并简要说明各个部分的功能。
火箭发动机原理复习提纲
火箭发动机原理复习提纲
一、引言
-火箭发动机的重要性和广泛应用
-火箭的基本原理和发射过程
二、火箭发动机的基本构成
-推进剂系统：推进剂的种类和特性
-燃烧室和喷管系统：燃烧的基本原理和燃烧室的结构、燃料和氧化剂的混合和燃烧过程、喷管的作用和设计原则
三、火箭发动机的工作循环
-压力供给系统：泵的类型和工作原理、高压燃料和氧化剂的供给过程
-燃烧循环：燃料和氧化剂的混合、点火和燃烧的过程
-喷射循环：喷嘴和喷管的设计、喷射出口的速度和压力
四、常见火箭发动机类型和特点
-固体火箭发动机：构造和工作原理、优点和缺点、应用和发展趋势-液体火箭发动机：构造和工作原理、优点和缺点、应用和发展趋势-混合火箭发动机：构造和工作原理、优点和缺点、应用和发展趋势五、火箭发动机的性能参数
-推力：定义、计算和影响因素
-准航程：定义、计算和影响因素
-有效速度和比冲：定义、计算和影响因素
六、火箭发动机的发展趋势和未来展望
-新材料和制造工艺的应用
-火箭发动机的性能提升和重量减轻
-环保和可再生能源的发展对火箭发动机的影响
七、火箭发动机的应用领域
-航天探索和太空探测
-武器系统和军事应用
-商业和民用应用
八、总结和展望
-火箭发动机的重要性和发展前景
-未来对火箭发动机研究的需求和方向
以上提纲可以根据自己的需要进行修改和补充，让复习内容更加全面和详细。
同时，可以结合具体的例子和实践应用，提高对火箭发动机原理的理解和应用能力。
火箭发动机专业综合实验课程教学大纲
火箭发动机原理专业综合实验课程教学大纲课程编号：G15D4170课程中文名称：专业综合实验课程英文名称：Speciality Comprehensive Experiment开课学期：秋季学分/学时：1.5/120先修课程：火箭发动机原理开课对象：飞行器动力工程专业四年级本科生责任人名单：课程团队负责人：，课程责任教授：参加课程教学大纲编写人员：---一、课程的性质、目的和任务火箭发动机专业综合实验课程是针对飞行器动力工程（航天）专业的本科生所开设的一门专业核心课程。
该课程是专业实践能力培养的一个重要环节，是最具特色的专业主干课程之一，其教学目的如下：（1）巩固和加深对专业理论知识的理解，掌握主要部件的工作特性；（2）学习火箭发动机的实验理论和实验方法，了解实验系统构成和实验设备；（3）通过具体实验过程，提高动手操作能力，掌握基本的实验技能，包括实验方案设计、系统调试、实验操作规程、实验现象观察以及数据处理等；（4）了解火箭发动机实验研究的发展动态，经过动手实践，熟悉先进的实验方法，具备初步的科研实验能力。
本课程的先修课程：火箭发动机原理。
本课程是通过具体的实验项目来加深学生对火箭发动机原理知识的理解，运用专业理论知识来分析、解决具体实践问题。
实验项目的设计从火箭发动机的热力过程出发，包含了推进剂的输送与供给、喷注雾化、点火、燃烧、推力产生、热防护等关键环节，涉及到喷注器、点火器、燃烧室、喷管、减压器、汽蚀文氏管、输送管路等关键部组件。
二、课程内容、基本要求及学时分配教学内容分为理论课程和实验课程两大部分。
理论课程共28学时。
实验课程共92学时。
第一部分理论课程（共28学时）1.1 火箭发动机实验概述，2学时。
要求学生能够了解火箭发动机实验的研究对象、研究目的和研究意义。
1.2 火箭发动机实验系统，6学时讲解火箭发动机实验系统的各个主要组成部分的结构特点与工作原理。
重点讲授推力架、气体推进剂供应系统、液体推进剂供应系统。
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。
火箭发动机课件
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
Go on
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
Go on
1.3.3 电磁型电火箭发动机
图1-13
Go on
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
陈茂林-火箭发动机设计基础-发动机原理-第6讲
§ 4.1
燃烧室热力计算理论基础
表示为
四、假定化学式 1、计算 1kg 组元的假定化学式 （1）已知组元的分子式，计 算 1kg 该组元的假定化学式
等为 1kg 该组元中各元素的原子摩 尔数
C , H , O , N
CC H H OO N N
CC H H OO N N
mC , mH , mO , mN 等为各元
素的摩尔质量
§ 4.1
燃烧室热力计算理论基础
四、假定化学式 例题 4.2
§ 4.2
燃烧室热力计算的控制方程组
燃烧室燃烧过程的基本描述
是一个定压燃烧过程，为计算方便，取1kg的燃烧产物为研究对象。 燃烧产物的特点：
（1）M种元素
（2）N种组分
NM
（3）给定压强 Pc 和温度 T 下，系统处于化学平衡状态
根据道尔顿 Pn j Pj 分压定律 n
§ 4.2
燃烧室热力计算的控制方程组
二、化学平衡方程组：
3、影响化学平衡的主要因素----- （a）温度
温度对化学平衡的影响，与反应是吸热的还是放热的有关。
CO2
吸热
放热
1 CO O2 283.043 kJ / mol 2
T ，则正向反应加剧，使反应的吸热增 对于正向的吸热反应， 多、放热减少，从而使系统温度降低，以削弱原系统温度升高的影响。 T ，则反向放热反应加剧，使反应的放热增多，从而使 反之， 系统温度升高，以削弱原系统温度降低的影响。
含有氢元素 的组分： H 2O、H 2、OH、H、HCl
N H 2nH2O 2nH2 nOH nH nHCl
n 为1kg产物中各
组分的摩尔数 （mol/kg)
火箭发动机相关课程设计
火箭发动机相关课程设计一、教学目标通过本章的学习，学生将掌握火箭发动机的基本原理、分类和主要组成部分；了解火箭发动机的工作过程和特点；培养学生运用物理知识解决实际问题的能力；激发学生对航天科技的兴趣和热爱，提高学生的创新意识和科学精神。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解火箭发动机的定义和作用；（2）掌握火箭发动机的分类及其特点；（3）掌握火箭发动机的主要组成部分及作用；（4）理解火箭发动机的工作过程，并能运用相关知识进行分析。
2.技能目标：（1）学会运用物理知识解决火箭发动机相关问题；（2）能够运用所学知识，分析火箭发动机的实际应用场景；（3）培养学生的团队协作能力和口头表达能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对航天科技的兴趣和热爱；（2）提高学生的创新意识和科学精神；（3）培养学生勇于探索、积极向上的精神风貌。
二、教学内容本章主要内容包括火箭发动机的基本原理、分类、主要组成部分及其工作过程。
具体安排如下：1.火箭发动机的基本原理：介绍火箭发动机的定义、作用及其与传统发动机的区别；2.火箭发动机的分类：讲解不同类型的火箭发动机，如液体火箭发动机、固体火箭发动机等，并分析其特点；3.火箭发动机的主要组成部分：介绍火箭发动机的燃烧室、喷嘴、推进剂供应系统等主要组成部分及其作用；4.火箭发动机的工作过程：讲解火箭发动机的工作原理，如燃烧、膨胀、排气等过程，并分析各过程对火箭发动机性能的影响。
三、教学方法为了提高教学效果，本章采用以下教学方法：1.讲授法：讲解火箭发动机的基本原理、分类、主要组成部分及工作过程；2.讨论法：学生针对火箭发动机的实际应用场景进行讨论，培养学生的团队协作能力和口头表达能力；3.案例分析法：分析具体的火箭发动机案例，引导学生运用所学知识解决实际问题；4.实验法：安排火箭发动机实验，让学生亲身体验火箭发动机的工作过程，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，本章将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的火箭发动机教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关的火箭发动机参考书籍，拓展学生的知识视野；3.多媒体资料：制作精美的课件、视频等多媒体资料，直观展示火箭发动机的工作过程；4.实验设备：准备火箭发动机实验设备，让学生亲身体验火箭发动机的原理和应用。
航天推进理论基础-第五章 固体火箭发动机
( 有限差量表示）
且假设n不随初温而变化，则有：
ln r ln a n ln p
p
ln r
Ti
p
d ln a dTi
48
p
1
r
r Ti
p
ln r
Ti
p
ln r2 T2
ln T1
r1
P
( 有限差量表示）
p
ln r
Ti
p
d ln a dTi
燃速的温度敏感系数也就 是在压强不变的条件下，初温
25
含铝AP复合推进剂燃烧过程示意图
26
AP复合推进剂燃烧区中的主要反应过程有： ① AP的吸热分解和爆燃
• 低温分解阶段： 高温分解阶段：
• 分解产物在气相中的爆燃阶段。
27
② 高分子粘结剂的热解
粘结剂大都是高分子聚合物，不能单独爆燃，只是受热温度升 高以后进行热解，其热解为推进剂的燃烧提供可燃气体或固态的碳 （积聚在燃烧表面 ）。
燃烧时间变化的稳态燃烧。
8
5.2.1 燃烧的基本要求 1. 要求燃烧稳定 2. 要求有尽可能高的燃烧效率 3. 要求燃烧过程按照设计的要求，以预定的 速度生成燃烧产物
9
5.2.2 燃烧过程的研究
燃烧过程的特点
燃烧过程复杂 燃烧反应的速度快、温度高、燃烧反应区窄
燃烧过程的影响因素多
燃烧过程的研究方法
第五章 固体火箭发动机
5.1 固体火箭发动机的基本组成和工作原理 5.2 固体火箭发动机中的稳定燃烧 5.3 固体推进剂的燃速特性 5.4 固体火箭发动机中的不稳定燃烧。 5.5 固体火箭发动机内弹道性能预示 5.6 固体推进剂装药结构等发动机参数与
发动机内弹道性能的关系
火箭发动机原理课程教学实验一
固体火箭发动机地面点火及推力、压强测试实验（火箭发动机原理课程教学实验一）实验指导书西北工业大学航天学院一、实验目的1、学习固体火箭发动机地面点火及推力、压强测试的方法；2、掌握实验中推力传感器、压强传感器的标定方法；3、利用实验结果（数据或曲线）、参照火箭发动机原理课程教学中介绍的方法，处理参试发动机的特征速度（*c）、比冲（s I）和推力系数（F C）。
二、实验内容要求1、清点参试发动机的零部件、检查零部件的齐套情况；2、记录实验前发动机的喷管喉径、固体推进剂装药的结构参数；3、检查实验数据采集系统、点火控制系统，确保各系统正常可靠工作；4、标定实验中使用的推力、压强传感器；5、称量点火药并制作点火药盒、装配实验发动机，做好点火实验前的一切准备工作；6、发动机点火，并采集P~t和F~t曲线；7、完成实验数据处理及实验报告。
三、实验原理固体火箭发动机设计完成之后，要进行地面静止实验，测量P~t和F~t曲线，然后进行数据处理，检查技术指标是否达到设计要求。
如果没有达到，还要进一步修改设计，再次进行地面实验，直至达到设计要求。
因此，学习固体火箭发动机的实验方法，对一个固体火箭发动机设计人员来说就显得特别重要。
由于发动机工作时将伴随着强大的振动和噪声，有时还有毒性、腐蚀性和爆炸的危险，因此为了保证试验人员的安全和健康、保护贵重的仪器仪表，必须采用远距离操纵和测量的方法，即采用非电量电测法。
为了获得发动机的P~t和F~t曲线，通过安装在发动机上的压强传感器和推力传感器，将被测的压强和推力信号转变为电压信号，电压信号经放大后由计算机数据采集系统保存。
由于传感器输出的是电压信号，而实验需要得到的是推力和压强信号（实际物理量），因此实验前应对所采用的传感器进行标定，标定的目的是为了建立传感器电压信号和实际物理量之间的关系，只要将标定结果输入到计算机采集系统中，在信号采集时，采集系统将按照标定结果将测得的电信号转换成实际物理量，即可获得P~t 和F~t 曲线。
“固体火箭发动机气体动力学”课程教学大纲
1.3.2★热力学第二定律
1.4.1作用在流体上的外力
1.4.2研究流体运动的方法
2.1.1研究流体运动的拉格朗日方法
2.1.2研究流体运动的欧拉方法
2.1.3△时间变化率之间的关系
2.2.1连续方程
2.2.2ห้องสมุดไป่ตู้量方程
2.2.3能量方程
2.2.4熵方程
3.1.1流动定常假设
3.1.2一维流动假设
5.2.2理想气体斜激波引起的参数变化
5.2.3波角、流动偏转角与斜激波的关系
5.2.4激波的反射和相交
5.3.1普朗特－迈耶流动的控制方程组
5.3.2理想气体中的膨胀波
5.3.3普朗特－迈耶流动的计算
5.4.1燃烧波的控制方程组
5.4.2燃烧波的基本方程
5.4.3燃烧波的基本特征
四、时间分配
课程分段标识
主要先修课程
工程热力学
适用专业类别
火箭武器、外弹道、火箭发射装置
主要教材（作者、教材名称、出版社）
武晓松等，固体火箭发动机气体动力学，国防工业出版社，2005.8
M.J.Zucrow,J.D.Hoffman，气体动力学，国防工业出版社，1984.1
徐华舫，空气动力学基础理论，北京航空航天大学出版社，1987
通过学习，能熟练掌握一维定常流动的基本知识、基本概念和求解方法，理解并掌握各种管流、正激波和斜激波、膨胀波以及燃烧波的基本知识。能运用气体动力学知识解决发动机设计中的实际问题。
三、课程内容(重点△，难点★)
1.1.1气体的物理性质
1.1.2气体的热力性质
1.2.1连续介质的密度定义
1.2.2连续介质的速度定义
火箭发动机教案
火箭发动机是目前航空航天领域中最核心的技术之一，也是探究太空、探索外太空和实现人类重大探索目标的重要工具。
随着科技的不断进步和创新，火箭发动机技术也不断得到提升和发展。
因此编写一份完备的火箭发动机的教案来培养学生对于火箭发动机的技术知识与应用能力显得尤为重要。
一、教学目标本次火箭发动机教学活动的核心目标是，让学生了解火箭发动机整体结构、各种零部件原理、燃料和氧化剂选择、燃烧产生的推力等方面的知识，掌握火箭发动机的分析方法，培养学生的科学分析能力、实验能力和创新能力，引导学生引导学生积极探索，开阔眼界，增强抗压能力和创新思维。
二、教学内容1.火箭发动机整体结构的设计原理通过该部分内容的学习，能使学生了解火箭发动机整体结构的设计原理，并了解火箭发动机工作的基本原理。
就是使学生能分析出火箭发动机中各个组成部分的工作原理，并了解每个组成部分的作用是什么。
2.火箭发动机中各种零部件的原理及设计通过该部分内容的学习，能让学生了解火箭发动机中各种零部件的原理及设计，并了解零部件之间的联系和相互作用的关系。
就是使学生能分析出各个零部件不同的功能，以及各个零部件之间的联系和作用。
3.火箭发动机的燃料和氧化剂选择通过该部分内容的学习，能使学生了解火箭发动机燃料和氧化剂选择的原理和方法，并了解燃料和氧化剂的选择对于火箭发动机推力大小和性能的影响。
就是使学生能了解不同燃料和氧化剂的化学性质，以及它们之间的反应关系，了解不同燃料和氧化剂适用的场景和条件。
4.火箭发动机燃烧产生的推力通过该部分内容的学习，能使学生了解火箭发动机燃烧产生的推力的原理和数学公式，并且能够解答火箭发动机的推力变化受哪些因素影响。
就是使学生掌握计算火箭发动机推力的公式，以及掌握各个因素对于火箭发动机推力大小的影响程度。
三、教学方法本次火箭发动机教学活动采取讲解理论部分，注重实践的方式进行。
包括对火箭发动机的解析、组装、燃烧实验等。
让学生通过实际的操作和演练，更加直观和深刻的理解火箭发动机的结构和原理。
火箭发动机的工作原理及推力提升方法
火箭发动机的工作原理及推力提升方法火箭发动机作为航天器的动力装置，在现代航天技术中发挥着至关重要的作用。
本文将深入研究火箭发动机的工作原理，并探讨一些推力提升方法。
一、火箭发动机的工作原理火箭发动机是利用推进剂的燃烧产生高温高压气体，并通过喷射出去的气体产生反作用力，实现推力的产生。
整个过程可以分为三个关键步骤：燃烧、膨胀和喷射。
1. 燃烧阶段：推进剂在燃烧室中与氧化剂发生剧烈的化学反应，产生高温高压气体。
燃烧室通常由耐高温材料制成，以承受高温和高压环境。
2. 膨胀阶段：高温高压气体经过喷嘴扩散到喷管中，气体在喷管内部膨胀，从而产生高速气流。
喷管的形状和设计对于推力的产生起着重要的作用。
3. 喷射阶段：高速气流通过喷管出口排出，产生的反作用力推动火箭向前运动，形成推力。
根据牛顿第三定律，喷出的气体产生反作用力，火箭就会获得相等大小的推力。
二、火箭推力提升方法为了提高火箭的推力，科学家们提出了多种方法，下面将介绍其中的几种。
1. 多级火箭：多级火箭是指将多个火箭级联在一起，形成一个整体。
每个级别都有自己的火箭发动机，形成串联的结构。
当每个级别通过其发动机燃烧推进剂产生的推力耗尽后，就会分离该级别，使下一个级别进入工作状态。
多级火箭的主要优势在于推力的逐级增加，使火箭能够有效地克服地球引力。
2. 低温推进剂：传统的火箭使用常温推进剂，如液氢和液氧。
然而，低温推进剂，如液氢和液氮的使用，可以提供更高的比冲和推力。
低温推进剂在燃烧过程中能够产生更高的燃烧温度，使得火箭的喷气速度更快，从而提高推力效果。
3. 固体增压剂：在火箭发动机中添加固体增压剂可以有效地提高燃烧速率和推力。
固体增压剂的加入可以增加推进剂燃烧的速度和强度，从而提高喷气速度和推力。
4. 外推力增强：在火箭发动机外部增加额外的推力装置，如固体火箭助推器，可以有效地提高整个火箭系统的总推力。
这种方法常常被用于将大型火箭从地面发射，以克服地球引力的影响。
火箭发动机基本原理与主要性能参数
火箭发动机基本原理与主要性能参数火箭发动机是用于推动火箭运行的关键组件，它通过喷出高速气体产生反作用力来推动火箭。
本文将介绍火箭发动机的基本原理以及主要的性能参数。
一、火箭发动机的基本原理火箭发动机的基本原理是基于牛顿第三定律，即每个作用力都有一个等大反向的反作用力。
通过排出高温高压燃气产生的高速气流，火箭发动机可以产生的反作用力推动火箭向前运行。
火箭发动机的工作过程可以分为四个阶段：燃烧室压力升高、喷嘴加速、喷射出口速度增加和喷嘴加速结束。
在燃烧室中，燃料和氧化剂在一定比例下燃烧产生高温高压燃气。
然后，燃气通过喷嘴加速，形成高速气流从喷射出口排出。
此时，反作用力作用在发动机上，将火箭推进。
二、火箭发动机的主要性能参数1. 推力（Thrust）推力是衡量火箭发动机性能的重要指标，它代表了发动机产生的推力大小。
推力的单位通常为牛顿（N）或千牛（kN）。
推力的大小与燃料的燃烧速率、排出喷口的气体速度以及发动机的结构特性等因素有关。
2. 比冲（Specific Impulse）比冲是衡量火箭发动机燃料利用效率的指标，它代表了每单位燃料产生的推进效果。
比冲的单位通常为秒（s），其数值越大，表示单位燃料产生的推力越大。
比冲与排气速度成正比，与燃料消耗速率成反比。
3. 推重比（Thrust-to-Weight Ratio）推重比是指火箭发动机产生的推力与发动机自身重量之比。
推重比越大，表示火箭发动机越强大。
推重比的数值取决于发动机的设计和材料选择。
4. 燃料消耗率（Propellant Consumption Rate）燃料消耗率是指单位时间内燃料的消耗量。
它反映了发动机每秒钟所消耗的燃料数量，单位通常为千克/秒（kg/s）。
燃料消耗率与燃料的燃烧速率和推力大小有关。
5. 特定冲量（Specific Impulse）特定冲量是指单位燃料产生的总推力与单位燃料消耗的质量之比。
特定冲量的单位通常为牛顿/千克（N/kg），数值越大表示单位燃料产生的推力越大。
陈茂林 火箭发动机设计基础 发动机原理 推力与喷气速度
u k 综合考虑，则 e 随
的增大而略有减小。
4. P e Pc
:
在 m, k, Tf 一定的情况下，
ue 随
Pe Pc
的减小而增大。
§ 2.1 推力与喷气速度
k 1
等熵流动：Te Tf
Pe Pc
k
Pe 0
ue
k1
2k k1
Rm0 Tf
1
Pe Pc
2.喷管中的流动是一维定常、等熵流动，且忽略 燃气对喷管壁的传热和摩擦。
3.燃气是定压比热为常数的理想气体。
燃气流动的 能量方程：
Hu2 2
H0
contasnt
ct e
在截面c-c和e-e处：
Hc
uc2 2
He
ue2 2
ct e
H c H 0( u c u e , u c 0 )
CD
（1）是一个假想的速度，具有和速度相同的量纲（m/s）；
（2）c * 的大小取决于燃烧产物的热力学性质，即与燃烧
温度、燃烧产物的平均摩尔质量和比热比有关，而与喷管喉 部下游的流动过程无关。
对一般的固体推进剂，双基推进剂的特征速度在1400m/s左 右，复合推进剂的特征速度在1500~1800m/s左右。
A exP an d A A eP an d A P an A e
F 外
(3 )
控
0
ct
e
制 体
To EQ(1)
将（2）、（3）式代入公式（1）中有：
F m u e u i n P e n A e P a n A e F m u e u in A e P e P a
火箭发动机课件2014
p3 为工作高度处的大气的压强。
(1) 推力由两项组成，第一项为动量推力，第二项为压力推力； (2)推力公式中有A2p2项，说明喷管中的燃气膨胀到压力为零 是不可能零。
(3) 推力公式中存在-A2p3项，说明环境介质的作用降低了 推力室的推力。 推力/kN，比冲/s
比冲
推力
发动机的高度特性:发动机的这种推力随飞行高度变化而 改变的性质称为发动机的高度特性。
3.1 理想火箭发动机
基本假设: 1)工质是均相的,并且其组成在整个发动机内保持不变; 2)工质是气态的，任何凝聚（液相或固相）物质的质量均可以忽略； 3)工质遵循理想气体定律; 4)在穿过发动机壁方向无传热过程，因而是绝热流； 5)无明显的摩擦，忽略所有的边界层效应； 6)喷管流动无激波或不连续性; 7)推进剂流动是定常的; 8)发动机喷管排出的全部燃气只具有轴线方向的速度; 9)在垂直于发动机轴线的任意截面上的燃气的速度、压力、温度和 密度都是均匀的； 10)燃烧室内的燃气处于化学平衡状态，且在喷管内不发生化学平 衡的转移；
YF75
YF77 YF100
8吨(真空)
50吨(地面) 120吨(地面)
液氧/液氢
液氧/液氢 液氧/煤油
CZ-3A 、3B、3C第三级发动机
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
2—减压器； 4—活门； 6—固体燃烧剂； 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
1.3.1 电热型电火箭发动机
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《火箭发动机原理》课程教学大纲课程代码：110132307课程英文名称：Solid Rocket Motor课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：弹药工程与爆炸技术大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本门课程是弹药工程与爆炸技术专业的一门专业选修课。
固体火箭发动机是卫星、火箭、飞机、导弹等产品的动力装置，它在现代科学技术研究，国民经济的发展，人们日常生活的改善等方面有着很大的利用价值，在本专业中对于火箭、导弹或炮弹增程有着极其重要的作用。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．熟练掌握固体火箭发动机的基本结构、工作原理，燃气在喷管与燃烧室内的流动过程，掌握固体火箭发动机内弹道的计算方法。
2．掌握固体火箭发动机的总体结构设计方法。
3．要求学生能将所学知识灵活运用于产品的设计和生活实践当中。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求要求学生理解并掌握《火箭发动机原理》这门课程，使学生对固体火箭发动机有一定的认识。
1.掌握固体火箭发动机原理的主要内容，包括固体火箭发动机的工作原理、固体火箭推进剂以及固体火箭推进剂在燃烧室中的燃烧过程、燃气在喷管中的流动过程、固体火箭发动机性能参数、固体火箭发动机的热力计算、固体火箭发动机的内弹道计算方法等方面的知识。
2.掌握固体火箭发动机设计的主要内容，包括固体火箭发动机的基本结构，主要设计参量的选择，发动机结构的初步设计等。
3.了解固体火箭发动机的应用及发展趋势，并能用所学知识指导在本领域的技术研究和产品的设计。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中重点对固体火箭发动机的基本概念，工作原理和设计方法进行讲解。
培养学生的思考能力和分析问题的能力。
在讲授中注意采用理论知识与实际应用相结合的方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。
2．教学手段：在教学中主要采用电子教案、CAI 课件及多媒体教学系统等教学手段相结合。
（四）对先修课的要求要求学生先修高等数学、理论力学、材料力学、流体力学、气体动力学、工程热力学、数值分析、机械设计、计算机基础等课程。
（五）对习题课的要求通过对固体火箭发动机的基本结构与工作原理，固体推进剂的分类，内弹道计算及发动机的结构设计等内容有针对性的布置习题，以巩固和加强所学的理论。
（六）课程考核方式1.考核方式：考查。
2.考试目标：重点考核学生对固体火箭发动机的基本概念，工作原理和设计方法的理解程度和掌握程度。
3.成绩构成：最终理论考试（70%）与平时考核（包括出勤率，课堂提问、小测验、课后作业等）（30%）成绩的总和。
（七）参考书目《固体火箭发动机》，张平等编，北京理工大学出版社，1986《固体火箭发动机原理》，董师颜、张兆良编，北京理工大学出版社，1996《固体火箭发动机设计》，王元有等，国防工业出版社，1984二、中文摘要火箭发动机原理是弹药工程与爆炸技术专业的选修课。
本课程从固体火箭发动机的基本原理与设计出发，使学生掌握固体火箭发动机的基本结构，掌握内弹道计算的方法，能进行固体火箭发动机的结构设计等。
三、课程学时分配表四、教学内容及基本要求第1部分绪论总学时（单位：学时）：2 讲课：2 实验：0 上机：0第1.1部分火箭发动机的定义与分类、固体火箭推进技术的发展简史具体内容：1）火箭发动机的定义与分类2）固体火箭推进技术的发展简史。
重点：火箭发动机的定义与分类，推进技术的发展难点：火箭发动机的定义与分类方法。
第1.2部分固体火箭发动机的基本结构与工作过程、固体火箭发动机的特点与应用具体内容：1）固体火箭发动机的基本结构与工作过程2）固体火箭发动机的特点与应用重点：固体火箭发动机的基本结构与工作过程难点：固体火箭发动机的基本结构与工作过程的实质第2部分固体火箭推进剂的燃烧特性总学时（单位：学时）：4 讲课：4 实验：0 上机：0第2.1部分固体火箭推进剂概论、双基推进剂、复合推进剂的稳态燃烧模型（讲课2学时）具体内容：介绍固体火箭推进剂及双基推进剂和复合推进剂的稳态燃烧模型。
重点：固体火箭推进剂的分类、双基推进剂稳态燃烧模型的特点。
难点：双基推进剂稳态燃烧模型的特点。
第2.2部分复合改性双基推进剂的稳态燃烧模型、固体火箭推进剂的燃烧速度、装药燃速的侵蚀燃烧效应、固体火箭推进剂的点火过程（讲课2学时）具体内容：1）复合改性双基推进剂的稳态燃烧模型2）固体火箭推进剂的燃烧速度3）侵蚀燃烧效应4）固体火箭推进剂的点火过程重点：固体火箭推进剂的燃烧速度及侵蚀燃烧效应固体火箭推进剂侵蚀燃烧效应第3部分燃气在喷管中的流动过程总学时（单位：学时）：2 讲课：2 实验：0 上机：0具体内容：1）一维定常等熵流动的基本方程2）燃气在喷管中的流动特性3）喷管内燃气流动参数的计算重点：燃气在喷管中的流动特性与喷管内燃气流动参数的计算难点：喷管内燃气流动参数的计算第4部分火箭发动机性能参数总学时（单位：学时）：4 讲课：4 实验：0 上机：0第4.1部分推力、总冲和比冲（讲课2学时）具体内容：1）推力2）总冲和比冲重点：推力、总冲和比冲的概念及相关计算公式、物理意义难点：推力及相关计算第4.2部分理想飞行速度、理论性能参数和实际性能参数（讲课2学时）具体内容：1）理想飞行速度2）理论性能参数和实际性能参数重点：理想飞行速度的定义及计算，理论性能参数和实际性能参数难点：理想飞行速度的理解与相关计算第5部分固体火箭发动机热力计算总学时（单位：学时）：4 讲课：4 实验：0 上机：0第5.1部分固体推进剂的假定化学式、发动机热力计算的基本方程、计算燃烧室中平衡组分的平衡常数法（讲课2学时）具体内容：1）固体推进剂的假定化学式2）发动机热力计算的基本方程3）计算燃烧室中平衡组分的平衡常数法重点：固体推进剂假定化学式的基本概念与热力计算的基本内容难点：固体推进剂假定化学式的计算第5.2部分燃烧室中燃烧产物热力参数的计算、喷管膨胀过程的热力计算、固体火箭发动机理论性能参数的计算（讲课2学时）1）燃烧室中燃烧产物热力参数的计算2）喷管膨胀过程的热力计算3）固体火箭发动机理论性能参数的计算重点：燃烧室中燃烧产物及喷管膨胀过程热力参数的计算，理论性能参数的计算难点：燃烧室中燃烧产物及喷管膨胀过程热力参数的计算第6部分固体火箭发动机内弹道总学时（单位：学时）：6 讲课：6 实验：0 上机：0第6.1部分概述、燃气在燃烧室内的流动（讲课2学时）具体内容：1）发动机内弹道的概述2）燃气在燃烧室内的流动重点：内弹道计算的任务，燃气在燃烧室内的流动特点及基本方程难点：内弹道计算的任务，燃气在燃烧室内的流动特点第6.2部分燃烧室压强的变化、零维内弹道计算的微分方程（讲课2学时）具体内容：1）燃烧室内压强的变化特点2）零维内弹道的概念及计算的微分方程重点：掌握燃烧室内压强的变化特点，了解零维内弹道的概念及计算的微分方程难点：零维内弹道计算微分方程第6.3部分平衡压强及影响因素、燃烧室内压强-时间曲线的简化计算（讲课2学时）具体内容：1）平衡压强及影响因素2）燃烧室内压强-时间曲线的简化计算重点：掌握平衡压强的概念，了解影响其因素，掌握燃烧室内压强-时间曲线的简化计算难点：平衡压强的计算及燃烧室内压强-时间曲线的简化计算第7部分固体火箭发动机总体方案设计总学时（单位：学时）：4 讲课：4 实验：0 上机：0第7.1部分发动机的结构形式及选择、固体火箭发动机常用材料及选择（讲课2学时）具体内容：1）发动机的结构形式及选择2）固体火箭发动机常用材料及选择重点：发动机的结构形式及选择原则、固体火箭发动机常用材料及选择难点：发动机的结构形式及选择原则第7.2部分主要设计参量的选择、发动机热力参量和设计参量的估算（讲课2学时）具体内容：1）主要设计参量的选择2）发动机热力参量和设计参量的估算重点：主要设计参量的选择、发动机设计参量的估算难点：设计参量的选择与计算第8部分固体火箭发动机的装药设计总学时（单位：学时）：2 讲课：2 实验：0 上机：0具体内容：1）药柱的分类及药柱形状的选择2）管状药柱的基本几何参量3）管形药柱的设计方法重点：管形药柱的设计方法难点：按装填系数最大原则或按推力最大的原则进行装药的设计第9部分固体火箭发动机的燃烧室设计总学时（单位：学时）：2 讲课：2 实验：0 上机：0具体内容：1）燃烧室壳体结构的选择及壳体壁厚的估算2）燃烧室壳体的热防护重点：燃烧室壳体结构的选择及壳体壁厚的估算难点：燃烧室壳体壁厚的估算及热防护第10部分固体火箭发动机的喷管、点火装置的设计总学时（单位：学时）：2 讲课：2 实验：0 上机：0具体内容：1）固体火箭发动机的喷管设计2）固体火箭发动机点火装置的设计重点：喷管结构的选择及型面的设计，喷管壳体的热防护，点火装置的分类难点：喷管结构的选择及型面的设计。