火箭发动机基本原理与主要性能参数
固体火箭发动机型号参数
固体火箭发动机型号参数固体火箭发动机是一种将固体燃料转化为推力的发动机装置，广泛应用于航天领域。
不同型号的固体火箭发动机具有不同的参数和特点，本文将针对几种常见的固体火箭发动机型号进行介绍。
一、锡克斯固体火箭发动机（Sikorsky Solid Rocket Motor）锡克斯固体火箭发动机是一种由锡克斯公司研发的先进固体火箭发动机。
该发动机采用复合材料制造，具有较轻的重量和较高的推力。
其主要参数包括：推力、燃烧时间和质量等。
推力是固体火箭发动机的重要参数之一，表示单位时间内发动机向前推进的力量。
锡克斯固体火箭发动机的推力可根据实际需求进行调整，通常在数百至数千吨之间。
燃烧时间是指锡克斯固体火箭发动机从点火到燃料完全耗尽所需的时间。
燃烧时间的长短直接影响到火箭的有效载荷和飞行距离。
锡克斯固体火箭发动机的燃烧时间通常在几十秒至数分钟之间。
质量是指锡克斯固体火箭发动机的重量。
固体火箭发动机的质量要尽可能轻，以提高整个火箭的载荷能力和飞行效率。
锡克斯固体火箭发动机采用先进的复合材料制造，具有较轻的质量，能够提高整个火箭的性能。
二、波音固体火箭发动机（Boeing Solid Rocket Motor）波音固体火箭发动机是由波音公司开发的一种高性能固体火箭发动机。
该发动机具有较高的推力和较长的燃烧时间，适用于大型火箭的发射任务。
推力是波音固体火箭发动机的重要参数之一，通常在数百吨至数千吨之间。
高推力可以使火箭快速脱离地球引力，实现进入轨道或飞行的目标。
燃烧时间是指波音固体火箭发动机从点火到燃料完全耗尽所需的时间。
波音固体火箭发动机的燃烧时间通常在几十秒至数分钟之间。
较长的燃烧时间可以提供持续的推力，使火箭能够克服大气阻力和重力，顺利进入轨道。
三、洛克希德·马丁固体火箭发动机（Lockheed Martin Solid Rocket Motor）洛克希德·马丁固体火箭发动机是一种由洛克希德·马丁公司研发的先进固体火箭发动机。
火箭发动机的设计和性能分析
火箭发动机的设计和性能分析火箭发动机作为航天领域中至关重要的组件之一，其设计和性能对于宇航器的飞行和任务执行起着至关重要的作用。
本文将对火箭发动机的设计原理、性能要求以及性能分析方法进行探讨，以期为读者提供对火箭发动机的深入了解。
第一部分火箭发动机的设计原理火箭发动机是通过燃烧推进剂产生的喷射气流产生推力，从而推动宇航器飞行。
其基本组成包括燃烧室、喷管、燃烧剂供给系统以及起动装置等。
火箭发动机的设计原理主要包括推力平衡、喷管设计、燃烧室设计和燃烧剂供给等方面。
推力平衡是火箭发动机设计的关键步骤之一。
在设计过程中，需要通过调整燃烧室和喷管的结构参数，使得火箭发动机燃烧产生的高温高压气体能够顺利喷出，并且形成一定的喷射角度，从而产生推力。
喷管的设计中，需要考虑喷管入口和出口的形状，以及喷管的膨胀比等参数。
燃烧室的设计中，需要考虑燃烧室的容积、燃烧室壁面材料和冷却方式等因素。
燃烧剂供给系统的设计中，需要考虑燃烧剂的储存和供给方式，以及燃烧剂的流量控制等关键问题。
第二部分火箭发动机的性能要求火箭发动机的性能要求直接影响着宇航器的飞行性能和任务执行能力。
主要包括推力、比冲、工作时间和可调性等指标。
推力是火箭发动机的重要性能指标之一，它决定了火箭的加速能力和负载能力。
在设计过程中，需要根据任务需求和宇航器的质量，确定合适数值的推力。
比冲是火箭发动机的性能指标之一，表示单位质量推进剂所能提供的推力大小。
比冲越高，说明火箭发动机的推进效率越高。
比冲的提高对于提高火箭的有效载荷和续航能力具有重要意义。
工作时间是指火箭发动机能够持续工作的时间。
在实际任务中，往往需要火箭发动机能够连续工作一段时间才能完成任务，因此工作时间是一个重要的性能指标。
可调性是指火箭发动机在工作过程中能够适应不同工况的能力。
在不同飞行阶段和任务要求下，火箭发动机可能需要调整推力大小和工作时间等指标，以适应不同需求。
第三部分火箭发动机性能分析方法火箭发动机的性能分析是设计过程中不可或缺的一环。
航空航天工程师的火箭发动机设计和研发
航空航天工程师的火箭发动机设计和研发航空航天工程师作为航空航天领域中一项重要的职业，负责火箭发动机设计和研发工作。
火箭发动机作为火箭运行的核心部件，其设计和研发的重要性不言而喻。
本文将以航空航天工程师视角，探讨火箭发动机设计和研发的关键环节及挑战。
一、火箭发动机的重要性和基本原理火箭发动机作为火箭运行的动力装置，其性能的好坏直接决定了火箭的运行效率和载荷能力。
火箭发动机的基本原理是利用推力产生作用力，使火箭获得加速度并克服重力，从而实现飞行任务。
火箭发动机的主要组成部分包括燃烧室、喷管、燃料和氧化剂供应系统等。
燃料和氧化剂在燃烧室内经过反应产生高温高压的气体，通过喷管的喷射作用产生后向的推力，推动火箭向前飞行。
二、火箭发动机设计的关键环节火箭发动机设计涉及多个关键环节，包括推进剂选择、喷管设计、初始参数确定和结构设计等。
这些环节相互关联，共同影响火箭发动机的性能和可靠性。
1. 推进剂选择推进剂是火箭发动机燃烧过程中所用的燃料和氧化剂的混合物。
不同推进剂的选择直接影响火箭的性能和特性。
一般而言，液体推进剂相较固体推进剂具有更高的推进效率和可调节性，但也带来了燃料供应和控制系统的复杂性。
2. 喷管设计喷管作为火箭发动机中的关键部件，其设计直接决定了排气的流速和喷射角度，从而影响火箭的推力和效率。
合理的喷管设计可以提高燃气扩张的效果，减小排气速度的损失，并降低重量和材料成本。
3. 初始参数确定初始参数的确定包括燃烧室压力、燃料和氧化剂的供应速率等。
这些参数的选取直接影响着火箭发动机的燃烧效率和推力性能。
合理的初始参数选择需要综合考虑火箭发动机的设计要求和实际工况，并通过模拟和试验验证其可行性。
4. 结构设计火箭发动机的结构设计包括材料选择、附件设计和冷却系统设计等。
材料的选择需要考虑其耐高温、耐压和耐腐蚀等特性，以及生产成本和可靠性等因素。
附件的设计包括点火装置、供氧系统和冷却系统等，这些附件需要与火箭发动机的主要部件协调配合，确保整个系统的稳定工作。
固体火箭发动机原理复习笔记
固体火箭发动机原理复习笔记固体火箭发动机原理第一章绪论1.1绪论火箭发动机：自身携带燃料和氧化剂的喷气发动机（推进剂燃烧不需要依靠空气中的氧气）吸气发动机：自身只携带燃料，燃烧所需要的氧化剂需要吸收空气中的氧气，吸气发动机只能在大气层中工作。
固体火箭发动机（solid propellant rocket engine）:使用固体推进剂，燃料和氧化剂预先均匀混合液体火箭发动机（liquid propellant rocket engine）:使用液体推进剂（由液态燃料和液态氧化剂组成），常见的有单组元推进剂——肼，以及双组元推进剂——液氢和液氧1.2 固体火箭发动机的基本结构和特点固体火箭发动机的基本结构：固体推进剂装药、燃烧室、喷管、点火装置。
固体火箭发动机的类型：固体、液体、固液混合火箭发动机固体推进剂（是固体火箭发动机的能源和工质）种类：双基、复合、复合改双基推进剂装药方式：自由装填（通常需要挡药板使药柱固定）、贴壁浇注包覆层：用阻燃材料对装药的某些部位进行包覆，以控制燃烧面积变化规律燃烧室（是固体火箭发动机的主体，装药燃烧的工作室）特点：有一定的容积，且对高温高压气体具有承载能力材料：合金钢、铝合金、或玻璃纤维缠绕加树脂成型的玻璃钢结构形状：长圆筒型热防护法：在壳体内表面粘贴绝热层或采用喷涂法喷管（是火箭发动机的能量转换部件）拉瓦尔喷管：由收敛段、喉部、扩张段组成中小型火箭多采用锥形拉瓦尔喷管（收敛段和扩张段均为锥形）大型火箭一般使用特型拉瓦尔喷管（扩张段为双圆弧、抛物线等）喷管基本功能：1.通过控制喷管喉部面积大小以控制排出的燃气质量流率，以控制燃烧室内燃气压强2.利用先收敛后扩张的喷管结构使燃气由亚声速加速到超声速喉部材料：（喷喉处工作环境恶劣，常发生烧蚀或沉积现象），需采用耐高温耐冲刷的材料，石墨、钨渗铜等点火装置（提供足够的热量和建立一定的点火压强，使装药的全部燃烧表面瞬时点燃，尽早进入稳态燃烧）组成：电发火管+点火剂（烟火剂或黑火药）或点火发动机（尺寸较大的装药）固体火箭发动机的特点：优点：1.结构简单（固体火箭发动机最主要的优点）。
工程热力学固体火箭发动机工作原理及特点
工程热力学固体火箭发动机工作原理及特点工程热力学固体火箭发动机是一种重要的推进器，其工作原理和特点对于火箭技术的研究和应用有着重要的意义。
本文将深入探讨工程热力学固体火箭发动机的工作原理和特点。
一、工作原理工程热力学固体火箭发动机的工作原理是基于火箭发动机的基本原理。
当工程热力学固体火箭发动机启动时，首先点火引发固体燃料的燃烧反应。
在燃烧过程中，固体燃料迅速分解产生大量高温燃气，同时释放出大量热能。
这些燃气在燃烧室内高速喷射，产生巨大的反作用力，推动火箭发动机加速前进。
在燃烧室内，高温燃气与喷嘴壁面接触，使得燃气进行膨胀，同时通过喷嘴的收缩使得气流速度增大。
这种膨胀和加速的作用使得燃气排出喷嘴，推动火箭前进。
工程热力学固体火箭发动机的推力主要来自于离子推动力，即通过高温高速的排气流使得火箭产生反作用力。
二、特点1. 燃料高能量密度：相比其他类型的火箭发动机，工程热力学固体火箭发动机的燃料具有更高的能量密度，能够提供更大的推力。
因此，固体火箭发动机常常被用于需要高推力的任务，如卫星发射和太空探索等。
2. 数量可控：固体火箭发动机的燃料形式是固态的，容易储存和运输。
同时，固体燃料的燃烧速度可以通过改变燃料的成分和结构来控制，从而实现对火箭推力和飞行参数的精确控制。
3. 启动简单可靠：相比其他类型的火箭发动机，工程热力学固体火箭发动机启动简单可靠。
只需对固体燃料进行点火，无需燃料供应系统和点火系统，提高了火箭的可操作性和安全性。
4. 结构简单紧凑：固体火箭发动机的结构相对简单，由燃烧室、喷嘴和固体燃料组成。
相比之下，液体火箭发动机需要燃料供应系统和液体氧化剂系统等复杂设备。
因此，固体火箭发动机具有更小、更轻、更紧凑的特点。
5. 使用寿命长：由于固体火箭发动机没有液体燃料的流失和蒸发问题，因此具有更长的使用寿命。
这使得固体火箭发动机适用于一些需要长时间运行的任务，如卫星定点轨道和深空探测等。
总结：工程热力学固体火箭发动机是一种重要的火箭推进器，其工作原理和特点使其广泛应用于卫星发射、太空探索等领域。
经典力学中的火箭动力学模型研究
经典力学中的火箭动力学模型研究引言：火箭作为一种重要的航天工具，其动力学模型的研究一直是科学家们关注的焦点。
经典力学提供了一种有效的方式来研究火箭的运动规律和性能参数，为我们理解和设计火箭提供了重要的理论基础。
本文将探讨经典力学中的火箭动力学模型研究，从基本原理到实际应用进行分析和讨论。
一、火箭动力学的基本原理火箭动力学的基本原理可以归纳为牛顿第二定律和动量守恒定律。
根据牛顿第二定律，火箭的运动状态由推力、质量和阻力等因素决定。
推力是火箭发动机产生的作用力，质量是火箭的质量，阻力是火箭运动时受到的空气阻力。
动量守恒定律表明，在没有外力作用下，火箭的动量保持不变。
二、火箭的运动方程根据火箭动力学的基本原理，可以建立火箭的运动方程。
火箭的运动方程包括质量方程和动量方程。
质量方程描述了火箭燃料的消耗和质量变化的关系，动量方程描述了火箭的受力和加速度之间的关系。
通过求解这些方程，可以得到火箭的速度、加速度和位置等关键参数。
三、火箭的推力和燃料消耗火箭的推力是火箭发动机产生的作用力，它决定了火箭的加速度和速度。
推力的大小与燃料的消耗有关，通常采用火箭的喷气速度和燃料的质量流量来表示。
喷气速度越大，燃料质量流量越大，推力就越大。
在火箭的运行过程中，燃料的消耗会导致火箭的质量变化，进而影响火箭的推力和运动状态。
四、火箭的轨道设计和性能评估火箭的轨道设计是指根据任务需求和性能要求，确定火箭的发射角度和速度，使其能够达到预定的轨道。
轨道设计涉及到火箭的质量、推力、燃料消耗和运动方程等因素的综合考虑。
性能评估是指对火箭的运行轨迹、速度、加速度和能量消耗等进行分析和评估，以确定火箭的性能是否满足设计要求。
五、火箭动力学模型的应用火箭动力学模型的应用广泛存在于火箭的设计、优化和控制等领域。
通过建立火箭的动力学模型，可以对火箭的运动状态进行仿真和预测，为火箭的设计和优化提供参考依据。
同时，火箭动力学模型还可以用于火箭的控制和导航，提高火箭的精确度和稳定性。
火箭发动机工作原理
火箭发动机工作原理火箭发动机是一种利用燃烧产生的气体喷射来产生推力的装置，它是航天技术中最重要的组成部分之一。
火箭发动机的工作原理主要包括燃烧和喷射两个过程。
下面将详细介绍火箭发动机的工作原理。
一、燃烧过程火箭发动机的燃烧过程是指燃料和氧化剂的混合燃烧产生大量高温气体的过程。
火箭发动机中常用的燃料有液体燃料和固体燃料两种。
1. 液体燃料液体燃料是指通过喷射系统将燃料和氧化剂以液体的形式混合，然后喷射到燃烧室进行燃烧的燃料。
液体燃料通常由燃料和氧化剂两个部分组成，两者在一定比例下混合，通过喷嘴喷射到燃烧室，在高温下发生剧烈的化学反应，产生大量的热能。
2. 固体燃料固体燃料是将燃料和氧化剂混合后经过固化加工形成固体燃料块。
当点火引信点燃固体燃料时，固体燃料开始燃烧。
固体燃料的燃烧速度由固体燃料的性质和结构决定，瞬间释放出大量的热能。
二、喷射过程喷射过程是指利用由燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴的喷射，产生反作用力从而推动火箭前进的过程。
根据喷嘴的类型不同，喷射过程可以分为喷管喷射和喷嘴喷射。
1. 喷管喷射喷管喷射是最早使用的喷射方式，它利用喷管的喷射原理产生推力。
当高温高压气体通过喷管的喷嘴时，由于喷嘴通道的收缩和扩张，气体的速度和压力都会发生变化。
根据贝努利定律，当气体通过收缩的喷嘴时，气体的速度增大、压力减小，从而产生向后的推力。
2. 喷嘴喷射喷嘴喷射也称为喷嘴反作用推进原理，是现代火箭发动机常用的喷射方式。
喷嘴的构造是其核心，喷嘴通道内部形状曲线平滑，使高温高压气体通过喷嘴时加速扩张，速度迅速增大，压力迅速降低。
根据牛顿第三定律，气体向后喷射速度越高，推力越大。
三、工作原理总结火箭发动机的工作原理可以归纳为：燃烧产生的气体喷射产生反作用力，推动火箭前进。
火箭发动机通过燃烧燃料和氧化剂产生高温高压气体，然后利用喷嘴的喷射原理，产生的气体喷射，产生反作用力，从而推动火箭前进。
整个过程需要精确的控制火箭发动机的燃烧速率、喷射速度等参数，以确保火箭的安全运行。
火箭发动机
火箭发动机目录[隐藏]简介火箭发动机的分类火箭发动机的优势现代火箭发动机其他能源的火箭发动机我国火箭发动机发展最新成果[编辑本段]简介火箭发动机就是利用冲量原理，自带推进剂、不依赖外界空气的喷气发动机。
[编辑本段]火箭发动机的分类能源在火箭发动机内转化为工质（工作介质）的动能，形成高速射流排出而产生动力。
火箭发动机依形成气流动能的能源种类分为化学火箭发动机、核火箭发动机和电火箭发动机。
化学火箭发动机是目前技术最成熟，应用最广泛的发动机。
核火箭的原理样机已经研制成功。
电火箭已经在空间推进领域有所应用。
后两类发动机比冲远高于化学火箭。
化学火箭发动机主要由燃烧室和喷管组成，化学推进剂既是能源也是工质，它在燃烧室内将化学能转化为热能，生成高温燃气经喷管膨胀加速，将热能转化为气流动能，以高速（1500～5000米／秒）从喷管排出，产生推力。
化学火箭发动机按推进剂的物态又分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和混合推进剂火箭发动机。
液体火箭发动机使用常温液态的可贮存推进剂和低温下呈液态的低温推进剂，具有适应性强、能多次起动等特点，能满足不同运载火箭和航天器的要求。
固体火箭发动机的推进剂采用分子中含有燃料和氧化剂的有机物胶状固溶体（双基推进剂）或几种推进剂组元的混合物（复合推进剂），直接装在燃烧室内，结构简单、使用方便、能长期贮存处于待发射状态，适用于各种战略和战术导弹。
混合推进剂火箭发动机极少使用。
[编辑本段]火箭发动机的优势火箭发动机是我国劳动人民首先创造出来的。
早在唐代初年(约在七世纪）火药就出现了，南宋时代火药用来制造烟火，其中包括“起花”。
大约在十三世纪制成火箭。
我国古代制造的火箭和起花所用的是黑色火药。
它们的工作原理和现代的固体燃料火箭是一样的。
同空气喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围的大气层中汲取氧气。
所以它不但能在大气层内，也可在大气层之外的宇宙真空中工作。
液体火箭发动机工作原理
液体火箭发动机工作原理：液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。
常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等，燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。
氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。
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。
推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。
它由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成，见图。
推进剂通过喷注器注入燃烧室，经雾化，蒸发，混合和燃烧等过成生成燃烧产物，以高速（2500一5000米／秒）从喷管中冲出而产生推力。
燃烧室内压力可达200大气压（约200MPa）、温度300℃～4000℃，故需要冷却。
推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。
按输送方式不同，有挤压式（气压式）和泵压式两类供应系统。
挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后（氧化剂、燃烧剂的流量是靠减压器调定的压力控制）进入氧化剂、燃烧剂贮箱，将其分别挤压到燃烧室中。
挤压式供应系统只用于小推力发动机。
大推力发动机则用泵压式供应系统，这种系统是用液压泵输送推进剂。
发动机控制系统的功用是对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。
工作程序包括发动机起动、工作、关机三个阶段，这一过程是按预定程序自动进行的。
工作参数主要指推力大小、推进剂的混合比。
液体火箭发动机的优点是比冲高（250～500秒），推力范围大（单台推力在1克力～700吨力）、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。
液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。
液体火箭发动机是航天发射的主流，构造上比固体发动机复杂得多，主要由点火装置，燃烧室，喷管，燃料输送装置组成。
点火装置一般是火药点火器，对于需要多次启动的上面级发动机，则需要多个火药点火器，如美国战神火箭的J-2X发动机，就具备2个火药点火器实现2次启动功能，我国的YF-73和YF-75也都安装了2个火药点火器，具备了2次启动能力；燃烧室是液体燃料和氧化剂燃烧膨胀的地方，为了获得更高的比冲，一般具有很高的压力，即使是普通的发动机，通常也有数十个大气压之高的压力，苏联的RD-180等发动机，燃烧室压力更是高达250多个大气压。
陈茂林-火箭发动机设计基础-发动机原理-第2讲 推力与喷气速度教材
喷管质量流率与特征速度
2.2.1 流率
(mass flow rate) m
c t e
喷管超音速流动的特点： (1) 燃气流速变化： M 1 M 1 M 1 即燃气流速逐渐增加、而压强逐渐降低。 (2) 在喷管喉部，有 ，
c t
e
M t 1 ，所以喷管喉部为临界截面。 cons tan t. (3)在喷管的任一截面上，质量流率 m
1. T : 2. m : 3.
Tf
升高，则可转换成动能的热能增加，
ue
m
ue
2k /k 1 而
综合考虑，则
k
:
k
ue 随 k 的增大而略有减小。
k 1 k P 1 e P c
4.
Pe Pc
:
在
m, k , T f
(2)
To EQ(1)
§ 2.1
推力与喷气速度
0 c t e
控 制 e 体
对于一个封闭表面的矢量积分总是等于零，即有：
A
ex Ae
Pa ndA
A
ex
Pa ndA
A
e
Pa ndA 0 飞行方向
0 c t
Aex F外
Pa ndA Pa ndA Pa nAe
根据动量定理： mue uin Fcontrol
飞行方向 Pi , Ti
ue
控制 体
Ain
P n dA P n i e Ae
0
c
t e
A
F内
in
P n dA m u u P n i e in e Ae
固体火箭发动机原理 武晓松
固体火箭发动机的基本原理1. 引言固体火箭发动机是一种常见的火箭发动机类型，广泛应用于航天领域。
它具有结构简单、可靠性高、发射准备时间短等优点，被广泛用于火箭发射、导弹和卫星发射等任务。
本文将详细介绍固体火箭发动机的基本原理。
2. 发动机构成固体火箭发动机主要由推进剂、推进剂燃烧室、喷管和点火系统等组成。
2.1 推进剂推进剂是固体火箭发动机的燃料，通常由含有氧化剂和燃料的混合物组成。
常见的推进剂有硝酸铵、硝胺、聚合物等。
在发动机点火后，推进剂被点燃产生大量的燃烧气体，推动火箭发射。
2.2 推进剂燃烧室推进剂燃烧室是固体火箭发动机的燃烧区域，推进剂在其中燃烧。
燃烧室通常由耐高温材料制成，能够承受高温和高压的环境。
燃烧室内的燃烧反应产生的高温高压气体将向喷管方向喷出。
2.3 喷管喷管是固体火箭发动机的出口部分，用于将高温高压气体喷出，产生推力。
喷管通常由耐高温材料制成，具有特殊的形状，能够将气体的能量转化为喷射速度。
2.4 点火系统点火系统用于引发推进剂的燃烧，使发动机开始工作。
常见的点火系统包括电火花点火系统和火药点火系统。
点火系统的设计需要考虑到可靠性和安全性，确保能够在任何条件下成功点火。
3. 工作原理固体火箭发动机的工作原理可以简单分为点火、燃烧和喷射三个阶段。
3.1 点火点火是固体火箭发动机开始工作的第一步。
当点火系统触发时，点火系统将点火信号传递给发动机内的起爆药，起爆药点燃推进剂。
推进剂燃烧产生的高温气体在燃烧室内形成高压，推动火箭发射。
3.2 燃烧推进剂燃烧室内的燃烧是固体火箭发动机的核心过程。
推进剂在燃烧室内与氧化剂发生反应，产生大量的燃烧气体。
燃烧室内的温度和压力非常高，能够使推进剂完全燃烧，并产生高温高压气体。
3.3 喷射燃烧产生的高温高压气体通过喷管喷出，产生推力。
喷管的设计使气体能够以高速喷射，将气体的能量转化为喷射速度。
喷射时，喷管产生的反作用力将火箭向前推进。
4. 控制与调节固体火箭发动机的控制与调节主要通过改变推进剂的燃烧速率和喷射速度来实现。
最新西工大固体火箭发动机知识点精品总结
一、固体火箭发动机：由燃烧室，主装药，点火器，喷管等部件组成。
工作过程：通过点火器将主装药点燃，主装药燃烧，其化学能转变为热能，形成高温高压燃气，然后通过喷管加速流动，膨胀做功，进而将燃气的热能转化为动能，当超声速气流通过喷管排出时，其反作用力推动火箭飞行器前进。
工作原理：1能量的产生过程2热能到射流动能的转化过程优点：结构简单，使用、维护方便，能长期保持在备战状态，工作可靠性高，质量比高。
缺点：比冲较低，工作时间较短，发动机性能受气温影响较大，可控性能较差，保证装药稳定燃烧的临界压强较高。
二、1.推力是发动机工作时内外表面所受气体压力的合力。
F=F 内+F 外 F=mu e +Ae(Pe-Pa) 当发动机在真空中工作时Pa=0.这时的推力为真空推力。
把Pe=Pa 的状态，叫做喷管的设计状态，设计状态下产生的推力叫做特征推力。
2.把火箭发动机动，静推力全部等效为动推力时所对应的喷气速度，称为等效喷气速度u ef 。
3影响喷气速度的因素来自两个方面：a).推进剂本身的性质b) 燃气在喷管中的膨胀程度3.流量系数的倒数为特征速度C ∗,他的值取决于推进剂燃烧产物的热力学特性，即与燃烧温度，燃烧产物的气体常数和比热比K 值有关，而与喷管喉部下游的流动过程无关。
4.推力系数C F 是表征喷管性能的参数，影响推力系数的主要因素是面积比和压强比。
当Pe=Pa 时，为特征推力系数，是给定压强比下的最大推力系数，Pa=0时为真空推力系数。
5.发动机的工作时间包括其产生推力的全部时间,即从点火启动，产生推力开始，到发动机排气过程结束,推力下降到零为止。
确定工作时间的方法：以发动机点火后推力上升到10%最大推力或其他规定推力的一点为起点,到下降到10%最大推力一点为终点,之间的时间间隔。
6.燃烧时间是指从点火启动，装药开始燃烧到装药燃烧层厚度烧完为止的时间，不包括拖尾段。
确定燃烧时间的方法：起点同工作时间，将在推力时间曲线上的工作段后部和下降段前部各做切线，两切线夹角的角等分线与曲线的交点作为计算燃烧时间的终点。
火箭推进原理
火箭推进原理
火箭是靠火箭发动机向前推进的。
火箭发动机点火以后，推进剂（液体的或固体的燃烧剂加氧化剂）在发动机的燃烧室里燃烧，产生大量高压燃气；高压燃气从发动机喷管高速喷出，所产生的对燃烧室（也就是对火箭）的反作用力，就使火箭沿燃气喷射的反方向前进火箭推进原理依据的是牛顿第三律：作用力和反作用力大小相等，方向相反。
一个扎紧的充满空气的气球一旦松开，空气就从气球内往外喷，气球则沿反方向飞出。
固体推进剂，从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧。
液体推进剂，用高压气体对燃烧剂与氧化剂贮箱增压，然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室。
推进剂的能量在发动机内转化为燃气的动能，形成高速气流喷出，产生推力。
推力是表示火箭发动机性能的主要参数之一，它是推进剂在推力室中燃烧产和的高温燃气经过喷管高速喷射而产生的反作用力。
推力是直接作用在推力室内外表面上的力的合力。
比冲，是表示火箭发动机性能的另一个重要参数。
它表示火箭发动机在稳定工作状态下，每单位质量的推进剂所产生的推力值，比冲的大小和喷管出口面积与推力室喉部面积之比（面积比）有关。
面积比越大，比冲越高。
喷管形状直接影响比冲的大小（燃气从喷口喷出时的速度）。
火箭发动机工作原理
火箭发动机工作原理冲压式火箭发动机主要有火箭燃料和火箭氧化剂，两者进入燃烧室后发生燃烧，产生的高温高压气体在燃烧室内增压，当达到一定压力后，释放出通过喷嘴的高速气流，产生巨大的推力。
通常喷嘴是设计成锥形的，以实现气体的加速和扩散，进一步产生更大的推力。
连续式火箭发动机主要由燃料和氧化剂系统组成。
燃料和氧化剂燃烧后产生高温高压气体，通过喷嘴连续喷射出来，产生连续的推力。
在连续式火箭发动机中，燃料和氧化剂的供给是持续的，并且相互之间可以适当调整比例来控制推力大小。
首先是燃烧过程。
在火箭发动机中，燃料和氧化剂通过喷嘴进入燃烧室，并被点燃。
在高温高压的环境下，燃料和氧化剂快速燃烧，产生大量的热能。
这种燃烧产生的高温高压气体是产生推力的基础。
接下来是喷射过程。
燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷射出来。
喷嘴前部通常较窄，形成了狭窄的喷嘴喉部，称为喷管。
喷管使气体喷出时速度加快，压力减小。
接着的扩张段使气体经过再次扩散后速度进一步增大，压力进一步降低。
这个过程是根据贝努利定律和连续性方程，通过改变气体流动状态，使气体获得更大的动能。
最后是推进过程。
通过喷嘴喷出的高速气流，产生反作用力推动火箭向前运动。
根据牛顿第三定律，喷射出的高速气流产生的反作用力与火箭获得的推力方向相反，且大小相等。
通过喷射的高速气流产生的推力，使火箭能够克服重力和空气阻力，实现向上运动。
需要注意的是，在火箭发动机的工作过程中，燃料和氧化剂的供给要平衡，以保持燃料和氧化剂的适当比例。
在工程实践中，还需要密切控制火箭发动机的推力大小，以便在不同阶段进行正确的调整。
总之，火箭发动机是利用燃烧产生的高压高温气体通过喷嘴的喷射来产生巨大推力的一种发动机。
通过燃烧、喷射和推进过程，火箭发动机能够将火箭送入太空。
火箭发动机的工作原理是基于牛顿第三定律，并运用了热力学和流体力学的原理。
固体火箭发动机比冲范围
固体火箭发动机比冲范围固体火箭发动机的比冲是衡量其推进效率的重要指标之一。
比冲代表单位质量推进剂产生的推力与单位质量推进剂消耗的速度之比，通常以秒为单位表示。
在固体火箭发动机中，推进剂和氧化剂通常以固态形式存储，因此固体火箭发动机的比冲范围相对较窄，下面将会详细介绍固体火箭发动机的比冲范围。
1. 固体火箭发动机的基本原理固体火箭发动机是一种将推进剂和氧化剂混合在一起形成固体推进剂，并且在燃烧过程中产生高温高压气体释放能量，从而产生推力的发动机。
它的工作原理与液体火箭发动机和混合动力火箭发动机有所不同。
固体火箭发动机的推进剂和氧化剂都以固态形式存储，形成一个整体结构。
当发动机点火后，推进剂和氧化剂在燃烧室中燃烧，产生高温高压气体，从喷嘴喷出，产生推力。
2. 比冲的定义和意义比冲是衡量火箭发动机推进效率的重要指标之一。
它定义为单位质量推进剂产生的推力与单位质量推进剂消耗的速度之比。
比冲越大，说明单位质量的推进剂能够产生更大的推力或推进剂的消耗速度较慢，推进效率越高。
3. 固体火箭发动机的比冲范围相对于液体火箭发动机和混合动力火箭发动机，固体火箭发动机的比冲范围相对较窄，主要受到以下因素的限制：3.1 推进剂的特性固体火箭发动机的推进剂通常由固态燃料和氧化剂组成，其化学性质和燃烧速度决定了推进剂的比冲。
常见的固体燃料包括铝粉、聚合物、硝化纤维等，而常见的氧化剂包括硝酸铵、高氯酸铵等。
由于固体推进剂的化学性质和燃烧速度有限，固体火箭发动机的比冲范围相对较窄。
3.2 燃烧室设计和喷嘴结构固体火箭发动机的燃烧室和喷嘴结构也对比冲产生影响。
燃烧室的设计可以影响燃烧的效率和速度，而喷嘴的结构可以影响喷气速度和喷射角度。
不同的设计参数会对比冲产生影响，但固体火箭发动机的结构限制了其在设计上的灵活性。
3.3 复杂性和可控性相对于液体火箭发动机和混合动力火箭发动机，固体火箭发动机的复杂性和可控性较低。
由于推进剂处于固态，无法像液体火箭发动机那样进行调控和调整，因此固体火箭发动机的比冲范围相对较窄。
固体火箭发动机原理复习笔记
固体火箭发动机原理第一章绪论1.1绪论火箭发动机：自身携带燃料和氧化剂的喷气发动机（推进剂燃烧不需要依靠空气中的氧气）吸气发动机：自身只携带燃料，燃烧所需要的氧化剂需要吸收空气中的氧气，吸气发动机只能在大气层中工作。
固体火箭发动机（solid propellant rocket engine）:使用固体推进剂，燃料和氧化剂预先均匀混合液体火箭发动机（liquid propellant rocket engine）:使用液体推进剂（由液态燃料和液态氧化剂组成），常见的有单组元推进剂——肼，以及双组元推进剂——液氢和液氧1.2 固体火箭发动机的基本结构和特点固体火箭发动机的基本结构：固体推进剂装药、燃烧室、喷管、点火装置。
固体火箭发动机的类型：固体、液体、固液混合火箭发动机固体推进剂（是固体火箭发动机的能源和工质）种类：双基、复合、复合改双基推进剂装药方式：自由装填（通常需要挡药板使药柱固定）、贴壁浇注包覆层：用阻燃材料对装药的某些部位进行包覆，以控制燃烧面积变化规律燃烧室（是固体火箭发动机的主体，装药燃烧的工作室）特点：有一定的容积，且对高温高压气体具有承载能力材料：合金钢、铝合金、或玻璃纤维缠绕加树脂成型的玻璃钢结构形状：长圆筒型热防护法：在壳体内表面粘贴绝热层或采用喷涂法喷管（是火箭发动机的能量转换部件）拉瓦尔喷管：由收敛段、喉部、扩张段组成中小型火箭多采用锥形拉瓦尔喷管（收敛段和扩张段均为锥形）大型火箭一般使用特型拉瓦尔喷管（扩张段为双圆弧、抛物线等）喷管基本功能：1.通过控制喷管喉部面积大小以控制排出的燃气质量流率，以控制燃烧室内燃气压强2.利用先收敛后扩张的喷管结构使燃气由亚声速加速到超声速喉部材料：（喷喉处工作环境恶劣，常发生烧蚀或沉积现象），需采用耐高温耐冲刷的材料，石墨、钨渗铜等点火装置（提供足够的热量和建立一定的点火压强，使装药的全部燃烧表面瞬时点燃，尽早进入稳态燃烧）组成：电发火管+点火剂（烟火剂或黑火药）或点火发动机（尺寸较大的装药）固体火箭发动机的特点：优点：1.结构简单（固体火箭发动机最主要的优点）。
火箭发动机的性能参数
火箭发动机的基本性能参数（1）推力火箭发动机的推力就是作用在发动机内外表面的各种力的合力。
图3-2所示为发动机的推力室，它由燃烧室和和喷管两部分组成。
作用在推力室上的力有推进剂在燃烧室内燃烧产生的燃气压力p e ,外界的大气压力p 0，以及高温燃气进过喷管以很高的速度向后喷出所产生的反作用力。
由于喷管开口，作用在推力室内外壁的压力不平衡，产生向前的一部分推力，加上喷气流所产生的反作用力，发动机推力的合力为 e e e A p p mu F )(0-+= （3.1） 式中，F 为发动机推力（N ）；m 为喷气的质量流率，即单位时间的质量流量(kg/s);e u 为喷管出口的喷气速度（m/s ）；p e 为推力室内燃气的压力（Pa ）；p 0为外界大气的压力（Pa ）;e A 为喷管出口的截面积（m 2）从公式（3.1）可知，火箭发动机的推力由两部分组成。
第一部分是由动量定理导出的mu e 项，它是推力的主要部分，占总推力的90%以上。
成为动推力。
它的大小取决于喷气的质量流率和喷气速度，前者实际上等于单位时间推进剂的消耗量。
为了获得更高的喷气速度，要求采用高能的推进剂，并使推进剂的化学能尽可能多地转换为燃气的动能。
第二部分是由于喷管出口处燃气压力和大气压力不同所产生的A(p 0p e -)项，与喷管出口面积及外界大气的压力有关，称为静推力。
显然，静推力随外界大气压力的减小而增大。
这是3.2.1节讲过的 火箭发动机的主要特点之一。
为方便起见，定义p e =p o 时发动机的工作状态为设计状态。
在设计状态下静推力等于零，总推力等于动推力，称之为特征推力或额定推力。
用F e 表示，则:F e =mu e (3.2)一般情况下，发动机的额定推力是不变的。
发动机在接近真空的条件下工作时，p 0 =0，这时的推力称为真空推力，发动机的推力达到最大值。
(2)冲量和总冲物理学中定义作用力和作用时间的乘积为冲量。
对于火箭发动机，推力与工作时间的乘积就是发动机的总冲量，简称总冲。
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。
火箭推进原理：研究火箭推进原理和运动规律
推进剂：提供燃料和氧化剂， 是火箭发动机的能源
点火装置：用于点燃推进剂， 启动发动机工作
火箭推进剂的种 类和特性
固体推进剂
定义：固体推进剂是一种由化学物质和燃料组成的固体物质，用于产生燃烧反应并产生推力。 特点：固体推进剂具有高能量密度、燃烧稳定、安全可靠等优点，因此在火箭推进中广泛应用。 种类：固体推进剂有多种，包括复合推进剂、双基推进剂和硝酸酯推进剂等。 应用：固体推进剂主要用于火箭发动机和导弹武器的推进系统，为航天器和武器提供强大的推力。
发射过程：火箭发射过程包括起 飞、助推器分离、一二级分离、 整流罩分离、卫星释放等阶段。
发射环境：火箭发射需在特定的气 象条件和地理环境下进行，如低风 速、无雷电等。
火箭推进技术的 发展和应用
火箭推进技术的发展历程
早期的火箭推进 技术：起源于中 国的火药火箭， 用于战争和庆典。
现代火箭推进技 术的诞生：20世 纪初，液体火箭 推进技术的发展， 为航天探索奠定 了基础。
应用：广泛应用于各类火箭、 导Biblioteka 和航天器中推进剂的选择依据
稳定性：推进剂应具备足够的 化学稳定性，以确保安全可靠。
燃烧效率：推进剂燃烧应尽可 能完全，以产生更多的推力。
密度与粘度：推进剂的密度和 粘度对燃烧效率有影响，需综
合考虑。
成本：推进剂的成本应尽可能 低，以降低整个火箭的发射成
本。
火箭发动机的工 作过程和性能参 数
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水平飞行：火箭达到预定高度后，会进行水平飞行，直至达到目标
降落伞回收：火箭在水平飞行阶段结束后，会释放降落伞，以减缓下降速度，最终安全着陆
火箭的发射技术和安全措施
发射技术：采用垂直发射方式，利 用火箭发动机产生的推力将火箭发 射升空。
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部截面。
(2) 临界参数
它是指Ma=1时的流动状态下的气流参数，而这种状态叫临界状态。
(3) 喷管排气速度
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第三节 火箭发动机的主要性能参数
一、 推力
二、 推力系数
三、 特征速度
四、 总冲
五、 比冲
六、 发动机后效冲量
七、 效率
八、 推质比
九、 推进剂质量混合比
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我们称pe=pa条件下的状为设计状态，在喷管设计中常称此状态为完 全膨胀状态。该状态下的火箭发动机推力为特征推力，记为F°， F°=mue
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二、 推力系数
1 推力系数定义及表达式
推力系数定义为推力F与Atpc乘积成正比的比例系数，或者为火箭发 动机(推力室)推力F与喷管喉面At和燃烧室压强乘积之比。
一、 推力
1
火箭发动机(推力室)的推力定义是当火箭发动机工作时，作用在火箭 发动机(推力室)内、外壁所有表面上的作用力之合力
2 推力的表达式
F=∫e0pindA+∫e0pexdA
3 真空推力与特征推力
火箭发动机在真空环境中工作时发出的推力叫真空推力。真空推力表 达式为： FV=mue+Aepe
① 当Ma<1
d u d A的符号相反 ，
说明气流欲加速时(d u>0)
d A<0,即喷管流动截面积逐
渐减小才使流速逐渐增加；② 当Ma>1时，即超音速流动时，欲使d
u>0
dA>0，即必须逐渐增大
流动截面积；③ 当Ma=1
d A=0,由前面
的①和②结论，流动截面必为最小截面，此时称为临界截面，或叫喉
发动机的比冲，以ISP
N·s／kg ( m／s ) ，即
ISP=I/mp=∫ta0Fdt/∫ta0mdt
比冲是火箭发动机的重要性能参数，它直接影响着火箭的运载能力或 火箭的射程，也影响着火箭发动机的结构尺寸或结构质量。当总冲一 定，比冲越高，则所需的推进剂的质量可减少，其相应的结构尺寸和 结构质量就小；如果推进剂质量确定，比冲越高，则可提高火箭的射 程或增大火箭的运载能力。
发动机工作时 ，推进剂实际的混合比与额定混合比之差，称为混合 比偏差，记为Δk,即 Δk=k-kα
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1
火箭发动机的工作时间定义为： 从燃烧室初始压强建立到有效工作 终点压强之间的对应时间间隔 。
2 总冲
总冲是表示火箭发动机工作能力的指标。其定义为火箭发动机推力F
对工作时间ta的积分，以I
N·s ( kg·m／s )。
I=∫ta0Fdt
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五、 比冲
火箭发动机在稳态工作状态下，单位质量推进剂所产生的冲量定义为
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九、 推进剂质量混合比
推进剂质量混合比是液体火箭发动机的重要性能参数。定义为液体火
箭发动机氧化剂质量流量与燃料质量流量之比，记为k，即 k=m0 ／mf
式中〓m0——
kg／s
mf——。它的意义是： 推进剂实际混合 比与理论混合比的比值。表达式为： α=k／kt ，式中kt——理论混合 比。
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七、
效率分为热效率(内效率)、推进效率(外效率)和总效率。
1 热效率
影响发动机热效率的因素有： (1) 燃烧产物离解 (2)
(3)
热力学损失 (4) 喷管损失
2
推进效率又称“外效率”，表示发动机产生的喷气动能转变为推进功 的程度。
3 总效率
火箭发动机的总效率是热效率与推进效率的乘积。它表示推进剂完全 燃烧放出的热量转变为有效推进功的程度，实际上是比冲效率。
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六、 发动机后效冲量
不论液体火箭发动机或是固体火箭发动机，都存在一个后效冲量问题。 在对发动机发出关机指令后，液体火箭发动机内残余推进剂产生冲量； 而固体火箭发动机的药柱燃烧会有剩药产生冲量，皆称为后效冲量。 定义式为： Ic=∫tmtbF(t)dt
式中tb ——
s
tm ——
s
为了减少后效冲量及其偏差，通常对液体火箭发动机设置快速关机的 断流阀门等措施，对固体火箭发动机可采取推力终止装置等措施。
第三章 火箭发动机基本原理与 主要性能参数
第一节 火箭推进系统的分类与定义 第二节 基本原理与基本关系式 第三节 火箭发动机的主要性能参数
第一节 火箭推进系统的分类与定义
一、 火箭推进系统的分类
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二、 火箭推进系统的定义
推进系统是指利用反作用原理为飞行器提供推力的一种装置(亦称动 力系统)，而火箭推进系统是一种喷气推进装置。自身携带能源和工 质，而不需要外界大气中的氧作为氧化剂而工作的喷气推进系统称做 火箭推进系统。凡用化学推进剂做能源的火箭推进系统，称为化学能 火箭推进系统。
流动过程是工质的热能转变为动能。 因此，火箭发动机的工作过程是能量转换过程。
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二、理想火箭发动机
1.基本假设 2.理想火箭发动机的热力循环
三、喷管理论及基本关系式
1.一维定常熵流动的基本方程 2.热力学与气体动力学基本关系式
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3
(1) 喷管形状对流动的影响
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第二节 基本原理与基本关系式
一、火箭发动机的工作原理:
火箭发动机的工作过程可以概括为两个基本过程，即燃烧过程和流动 过程。
燃烧过程是在发动机的燃烧室中进行，将推进剂的化学能转变成热能； 流动过程是在喷管中完成的，燃烧产生的高温高压燃气(工质)进入管 ， 在喷管内膨胀加速，最后从喷管高速喷出。
大，表明推进剂的能量特性越大，燃烧室内的燃烧过程越完善。因而
它是评定火箭发动机燃烧室内部工作过程质量的指标，可以通过火箭
发动机的地面试验来求得实际的特征速度。
c*= At/mp∫ta0pdt=AtIp/mp mp——推进剂质量 ； Ip——发动机的压冲；
At——喷管喉部面积。
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四、 总冲
由冲量的物理意义可知，火箭发动机的推力与推力作用时间的乘积称 为发动机的推力冲量(或称总冲)
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八、
推质比是火箭推进系统在静止条件下海平面推力与火箭结构质量之比。 由定义可写出下式 N=F/mg
F——
N
m——
kg
推质比反映了火箭推进系统设计质量的优劣及制造、结构材料的水平 推质比越大，则飞行器的加速度越大。它对火箭的性能有重要的影响， 直接影响着火箭的运载能力和飞行的稳定性，以及导弹的射程 。
推力表达式可写成F=cFAtpc
2 真空推力系数和特征推力系数
真空推力所对应的推力系数称真空推力系数 ，用cFV表示。 特征推力所对应的推力系数称特征推力系数，亦称最佳推力系数，用
c°F
3 影响推力系数的主要因素
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三、 特征速度
流量系数的倒数叫做特征速度，记为c*,
m／s
度量纲，所以称特征速度，但它并不具有真实速度的含义。c *值越