固体推进剂火箭发动机的基本问题
固体推进剂火箭发动机的基本问题(上册)
固体推进剂火箭发动机的基本问题(上册)目录11前言11第一章固体推进剂火箭发动机介绍——概论131．引言152．固体推进剂发动机的描述和发展简史172.1 现代固体推进剂发动机的描述172.2 发展简史213．分类233.1 第一级火箭发动机（助推器）243.2 用作末级的火箭发动机和用作空间飞行器的火箭发动机263.3 卫星的运载火箭283.4 探空火箭293.5 起制导和控制作用的辅助火箭发动机303.6 飞机助飞火箭发动机323.7 军事上的应用323.8 其它方面的应用354．固体推进的重要性375．本书内容简介50第二章喷管流动和特征参数581．准一元流理论——等熵膨胀621.1 引言621.2 准一元流方程的推导631.2.1 质量守恒631.2.2 动量守恒641.2.3 能量守恒661.3.1 简化的守恒方程681.3 等熵流动681.3.2 一种热容量为常数的单组分理想气体69 1.4 喷管流动721.4.1 等熵流动中的壅塞721.4.2 拉瓦尔喷管中的流动741.4.3 激波751.4.4 喷管中的非一元流791.4.5 喷管流动公式821.5 推力及火箭的性能参数831.5.1 推力公式的推导831.5.2 理论推力公式；最大推力841.5.3 推力系数851.5.4 特征速度871.5.5 比冲881.5.6 其它性能和设计参数902．多组分反应气流的影响912.1 引言912.2 冻结或平衡等熵流动912.2.1 冻结流动922.2.2 平衡流动952.2.3 平衡喷管流动与冻结喷管流动性能的比较96 2.3 松弛流动973．两相流动效应993.1 引言993.2 理论；对性能的影响1003.2.1 无颗粒滞后的两相流动1003.2.2 有颗粒滞后的两相流动方程1023.2.3 无因次滞后参数τ1043.2.4 大滞后极限τ》11063.2.5 小滞后极限τ《11073.2.6 关于τ等于中间值的数值计算1083.2.7 本章第3.2.2节内理论中所忽略现象的影响109 3.3 对喷管设计的影响1103.4 实验结果1114．喷管热交换1124.1 引言1124.2 无冷却喷管壁中的非稳态热传导1144.3 通过附面层的稳态湍流热交换1154.4 热交换的进一步考虑1185．关于其它偏离理想条件的讨论1205.1 非一元流对喷管性能和设计的影响1205.2 附面层的生成1225.3 喷气流分离1245.4 向外的排气流与周围环境的相互作用1256．推力矢量控制1276.1 引言1276.2 机械控制面1286.3 流体喷射1296.3.1 现象描述1296.3.2 理论分析1316.3.3 与实验结果的比较1326.3.4 喷射流体的选择1346.3.5 热气活门1356.4 机械式与流体喷射式推力矢量控制的比较135 7．固体火箭发动机与喷管设计新概念的配合问题135第三章固体推进剂性能1431．引言1461.1 混合比的定义1471.2 推进剂和燃烧产物的组分1501.2.1 推进剂——均质推进剂和异质推进剂1501.2.2 燃烧产物1572．理论性能计算1612.1 平衡组分方程1612.1.1 基本组分的定义1612.1.2 控制方程——原子守恒方程和化学平衡方程165 2.2 平衡组分的简化计算1712.2.1 气态燃烧产物1712.2.2 含有一种凝结物质的燃烧产物1762.3 计算平衡组分的一般方法1782.3.1 哈夫法1792.3.2 怀特法1832.3.3 布林克莱法1862.4 将布林克莱法应用于含H、Li、Be、B、C、Al、N、Cl、O 和F的推进剂的示例1912.5 推进剂性能的计算1962.5.1 平衡混合物热力学1972.5.2 性能计算——绝热火焰温度；性能计算的一般问题；冻结喷管流动的性能；平衡喷管流动的性能；影响系数；某些推进剂的性能2002.6 关于导致最大性能的固体推进剂组分的研究2122.6.1 关于高能燃烧剂添加剂的研究2122.6.2 关于粘结剂的研究2142.6.3 关于氧化剂的研究2152.6.4 关于液体喷射的研究2172.6.5 备注2173.1.1 以压力测量为依据的方法2183．性能的实验测定2183.1 实验室方法2183.1.2 以速度测量为依据的方法2193.2 火箭发动机实验2223.2.1 普通的实验台2223.2.2 发动机中气体流速的测量2254．理论与实验的比较227第四章发动机工作2301．引言2332．各种燃速规律2342.1 曾经提出过的燃速规律（某些参数的影响）2352.2 测定燃速的方法2393.1 端面燃烧药柱2423．发动机工作特性（压力和药厚随时间的变化）242 3.2 中心开孔的药柱2463.3 推进剂药柱的几何形状2543.4 球形药柱2683.5 双燃速固体推进剂药柱2713.6 关于发动机工作期间所得压力-时间曲线的备注281 4．在特定情况下发动机几何形状的最佳化2835．固体升华发动机2896．结束语292第五章稳态燃烧现象的实验研究2961．引言2972．双基均质推进剂的燃烧3002.1 研究均质固体推进剂的实验方法3012.2 实验结果3053．异质推进剂组分物理化学特性的确定3073.1 线性热分解率3083.1.1 测量装置3083.1.2 实验结果3153.1.2.1 燃烧剂3153.1.2.2 氧化剂3153.1.3 热分解测量的重要性3183.2 某些氧化剂的燃速3184．为分析异质固体推进剂燃烧机理而提出的模型实验323 4.1 氧化剂小球在气态燃烧剂气流中的燃烧3244.2 多孔芯燃烧器3304.3 气相中的化学反应动力学3344.4 压制的固体推进剂试件3354.5 金属的燃烧3425．关于异质推进剂燃烧机理的研究3445.1 直接方法3445.2 间接方法3555.2.1 低压区间3555.2.2 中等压力（5～50大气压）区间357 5.2.3 平台区间3615.2.4 高压（p＞100大气压）区间3645.3 关于燃烧区的总结365第六章固体推进剂稳态燃烧理论3711．气动热化学基本方程3741.1 引言3741.2 方程的由来3751.3 控制方程组的积分式3751.4 控制方程组的微分式3771.5 传递现象；反应率3791.6 热力学关系；变量数目的计算3821.7 交界面处的守恒条件3832．均质固体推进剂燃烧理论3852.1 绝热理论3852.1.1 简史3852.1.2 赖斯-金内尔及帕尔-克劳福德理论387 2.1.3 约翰逊-纳赫巴和斯波尔丁理论390 2.1.3.1 关于约翰逊-纳赫巴模型的定义390 2.1.3.2 控制气相问题的基本方程组3912.1.3.3 气相问题的边界条件3922.1.3.4 气相问题的无因次数学表达式3932.1.3.5 气相问题解的上下界3952.1.3.6 气相问题的迭代解3972.1.3.7 表面气化过程3992.1.3.8 无反向表面气化率定律的推导3992.1.3.9 表面平衡边界条件4012.1.3.10 中间表面边界条件4022.1.3.11 无反向表面气化过程的燃速与压力的依赖关系4042.1.3.12 约翰逊-纳赫巴关于过氯酸铵绝热燃速的研究结果4062.1.3.13 表面平衡的燃速随压力而变的关系4072.1.3.14 气相反应区的结构4102.2 非绝热理论4112.2.1 热损失的作用4112.2.2 热损失的类型4112.2.3 包括热损失的能量守恒方程4122.2.4 热损失对燃速影响的原因4132.2.5 热损失与表面温度的关系4142.2.6 在燃速分析中非绝热性所引起的修正4142.2.7 具有无反向表面率过程的非绝热分析4152.2.8 关于双特征值解的解释4172.2.9 约翰逊-纳赫巴非绝热理论与实验结果的比较417 2.2.10 具有表面平衡的非绝热性分析4193．复合推进剂某些组分的分解理论4203.1 引言4203.2 热板热分解理论4213.2.1 多孔板4223.2.2 不可穿透板4253.3 推进剂组分的热分解4253.3.1 燃烧剂组分4253.3.2 硝酸铵4263.3.3 过氯酸铵4284．异质固体推进剂燃烧理论4284.1 引言4284.2 两温概念4294.3 有关扩散火焰与预混火焰相互作用的概念4304.4 夹层燃烧模型4325．金属颗粒的燃烧理论4345.1 引言4345.2 各种燃烧金属性态的描述和分类4355.3 含有不挥发-不可溶氧化物的金属小球的燃烧理论438 5.3.1 稀异质扩散火焰4385.3.2 金属小球的燃烧4405.3.3 关于铝球燃烧改进的理论分析所应采用的假设4421976《固体推进剂火箭发动机的基本问题上》由于是年代较久的资料都绝版了，几乎不可能购买到实物。
固体火箭发动机原理
固体火箭发动机原理
固体火箭发动机是一种利用固态推进剂产生推力的火箭发动机。
它的原理是将固态燃料和氧化剂混合在一起，并在发动机中进行燃烧。
这两种物质通常是以颗粒或颗粒状的形式存在，它们可以在一个封闭的燃烧室中进行燃烧。
在固体火箭发动机中，燃料和氧化剂被称为“固态推进剂”。
当点燃燃料时，它们会产生大量的热能和气体。
这些气体的压力会使它们以很高的速度从喷管中排出，从而产生向相反方向的推力。
根据牛顿第三定律，这个推力将会使火箭产生向前的加速度。
固体火箭发动机的燃烧过程是自持续的，它会持续燃烧直到所有的固态推进剂被耗尽。
这意味着固体火箭发动机不能被停止或重新点火。
一旦点火，它将一直燃烧直到没有燃料剩余为止。
由于固体火箭发动机具有结构简单、启动可靠、重量轻等优点，因此被广泛应用于多种领域，如航天、导弹、火箭等。
但它也有一些局限性，比如无法进行推力调节，燃烧过程无法控制等。
总之，固体火箭发动机通过燃烧固态燃料和氧化剂产生高温高压气体，利用喷射原理产生的反作用力推动火箭前进。
这种发动机在一次性任务和需要简单可靠的场合中表现出色，但在需要灵活性和可控性的应用中相对有限。
固体火箭发动机药柱结构完整性及可靠性分析
方法与实验
进行固体火箭发动机可靠性增长试验的方法主要包括实验设计和数据采集。 在实验设计阶段，需要根据初步的有限元分析和蒙特卡洛分析，制定相应的实验 方案，包括实验条件、实验步骤和实验周期等。在数据采集阶段，需要利用各种 传感器和测试设备，实时采集实验过程中的各种数据，如压力、温度、振动等， 以供后续分析使用。
尽管计算机辅助设计技术在固体火箭发动机结构可靠性分析中得到了广泛应 用，但仍存在一些问题和挑战。例如，如何提高数值计算的精度和效率，如何实 现发动机结构的多尺度模拟和分析，以及如何设计出更具有可靠性和安全性的发 动机结构等。因此，未来需要进一步开展相关研究，以推动固体火箭发动机结构 设计技术的发展。
Hale Waihona Puke 1、优化设计：通过优化药柱的设计，提高其可靠性和稳定性。例如，优化 药柱的几何形状、选用高强度材料等措施可以提高药柱的抗疲劳性能和稳定性。
2、提高制造和装配精度：通过提高制造和装配过程中的精度，减少误差， 可以提高药柱的可靠性。例如，采用先进的加工设备和工艺方法，对装配过程进 行严格的质量控制等措施可以降低误差。
3、加强使用和维护：通过正确的使用和维护，可以延长药柱的寿命，提高 其可靠性。例如，定期检查、维护和更换药柱，避免超负荷或不当使用等措施可 以降低药柱故障的风险。
参考内容
本次演示旨在探讨固体火箭发动机结构可靠性的计算机辅助设计研究。首先， 我们将概述固体火箭发动机的基本结构和设计原则，然后介绍计算机辅助设计技 术在发动机结构可靠性分析中的应用，最后讨论未来研究方向和挑战。
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结果与分析
通过对实验数据的分析，可以得出固体火箭发动机在不同工况下的性能表现 和可靠性水平。通过对这些数据的分析和比较，可以评估出固体火箭发动机的薄 弱环节和潜在故障模式，进而针对性地提出可靠性增长方案。此外，通过对实验 结果的分析，还可以进一步优化实验方案，提高实验的效率和准确性。
火箭发动机的故障分析与预防
火箭发动机的故障分析与预防火箭作为一种高科技的运输工具在现代科学技术领域扮演着至关重要的角色。
因此，火箭的安全性和可靠性显得更加重要。
火箭发动机是火箭的核心设备之一，发动机的故障将影响火箭的稳定性和安全性，因此，火箭发动机的故障分析与预防成为火箭科学研究领域的重要研究课题。
一、火箭发动机故障成因分析1.1 关键部件质量问题火箭发动机是一种高性能工程装置，由许多不同材料组成，其中不可避免地存在一些关键部件，例如推进剂泵、燃烧室和喷嘴等。
如果这些部件的设计或质量存在问题，则可能导致火箭发动机的故障，从而损害整个火箭的技术性能和安全性能。
1.2 其他因素的影响火箭发动机的故障也可能与外部元素有关，如气候、环境、使用条件和维护质量等。
例如，湿度和温度在一定范围内对火箭发动机的工作有很大的影响。
二、火箭发动机的预防措施2.1 预先约束设计在火箭发动机生产之前，先进行预先约束设计，以减少故障导致的风险。
在设计阶段，应该对关键部件进行重点检测，并保证这些部件能够在最恶劣的条件下完全正常工作。
2.2 精细操作这是非常重要的一项预防措施，应该让机器和操作人员都持续调整和严谨操作，不要出现任何差错。
火箭发动机的生产过程中，每一步都非常关键，因此在生产环节中要进行严格的质量控制来保证操作的精细程度以及产品的最终质量。
2.3 定期维护定期维护是一个持续性的过程，在使用过程中，要定期进行检查和保养，确保火箭发动机的各个部分存在问题时，可以及时检修或替换。
三、结论火箭发动机故障的原因复杂，但大多数故障可以通过实施预防措施来避免。
在火箭发动机设计、制造、操作和维护等方面，应该保持严格的标准和规范，从而最大程度地降低故障的发生率。
在未来的火箭制造过程中，应该加强预防措施的实施，以确保火箭的安全性、可靠性和经济性。
火箭推进原理考试试题
火箭推进原理考试试题一、选择题（每题 5 分，共 30 分）1、以下哪种推进剂组合常用于液体火箭发动机？（）A 液氧液氢B 液氧煤油C 以上都是2、火箭发动机的推力大小主要取决于（）A 推进剂燃烧速度B 喷管出口面积C 燃烧室内压力3、固体火箭发动机的优点是（）A 结构简单B 可靠性高C 以上都是4、火箭飞行过程中，克服地球引力所需要的能量主要来自于（）A 推进剂的化学能B 火箭的动能C 火箭的势能5、以下哪种喷管形状能够提高火箭发动机的效率？（）A 钟形喷管B 拉瓦尔喷管C 收缩喷管6、火箭发动机的比冲量反映了（）A 推进剂的利用效率B 发动机的推力大小C 火箭的飞行速度二、填空题（每题 5 分，共 20 分）1、火箭推进的基本原理是利用推进剂燃烧产生的（）高速喷出，从而产生反作用力推动火箭前进。
2、液体火箭发动机通常由（）、燃烧室和喷管等部分组成。
3、影响火箭发动机性能的主要因素有推进剂的种类、（）和喷管设计等。
4、常见的火箭推进剂有液体推进剂和（）两大类。
三、简答题（每题 10 分，共 30 分）1、简述液体火箭发动机和固体火箭发动机的工作原理及各自的特点。
液体火箭发动机工作原理：液体火箭发动机通过将液体推进剂（如液氧和液氢、液氧和煤油等）泵入燃烧室，在燃烧室内进行燃烧，产生高温高压气体，然后通过喷管高速喷出，产生推力。
特点：推力可调、比冲较高、可多次启动，但结构复杂，成本较高。
固体火箭发动机工作原理：固体火箭发动机的推进剂预先装填在发动机内，点火后在燃烧室中迅速燃烧，产生高温高压气体，通过喷管高速喷出产生推力。
特点：结构简单、可靠性高、使用方便，但推力不可调，比冲相对较低，一次性使用。
2、解释什么是火箭发动机的比冲，并说明其重要性。
比冲是指火箭发动机单位质量的推进剂所产生的冲量。
比冲是衡量火箭发动机性能的重要指标，它反映了推进剂能量利用的效率。
比冲高意味着相同质量的推进剂能够产生更大的推力和更长的工作时间，从而使火箭能够携带更多的有效载荷或者飞得更远。
固体火箭发动机静电的产生与防范
固体火箭发动机静电的产生与防范①刘天儒(中国航天工业总公司四院四十一所, 西安, 710025)摘要论述了固体火箭发动机产生静电的机理,分析了发动机在系统中的电磁环境,同静电起电有关的位臵环境,提出了发动机发生静电激发点火的模式。
以复合材料壳体并装有丁羟推进剂药柱的固体发动机为例,对其静电发火可能性及防范措施作了分析。
按照有关的静电感度标准和试验方法,对发动机壳体、药柱、片状或粉状推进剂和火工品,进行了静电特性的试验。
分析和试验说明,固体火箭发动机在采取了合理的消除静电措施的情况下,是可以避免静电放电着火发生的。
主题词固体推进剂火箭发动机静电固体推进剂前言1静电危害早已受到机电、材料、火工等工业部门的重视。
固体火箭发动机在生产、存贮、运输和使用的每一个环节上,其静电状况特别应该注意研究和防范,因为一旦由静电引发事故,固体火箭发动机内的高能推进剂会可能成为大火能源的主要提供者。
因此,在发生事故的各种原因中,静电放电所占位臵,由静电引发事故的可能性值得认真予以分析。
以便因势利导,杜绝因静电引起固体火箭发动机引发着火。
静电可以理解为分布在电介质表面或电介质体内及绝缘体表面的处于相对稳定状态的电荷,它通常随着带电体一起在空间移动。
某物体得到或向另一物体给出过多的同性电荷的过程,就是起电过程。
相互作用的物体之间的电荷转移,是在接触界面上进行的,或者是由于复杂的理化过程,在接触界面附近进行的,电中性的两个物体相互作用时,从一个物体向另一个物体转移的电荷量是静电起电的量值。
静电放电对航天产品的危害,也是航天专家们十分关注的问题。
由于静电通常发生于电介质材料上, 因此,本研究的重点放在用复合材料制造壳体的固体火箭发动机上。
如在某重大事故调查时,就把复合材料壳体固体发动机静电危害列为事故引发的可能原因之一。
2 固体发动机的电结构2 .1 固体发动机壳体静电的产生,电荷的转移和释放,除了物体间介质的相互作用,还有一个重要因素,就是结构形式或具体结构,也会造成电荷的流动,形成静电积累,导致静电放电。
固体火箭发动机设计大作业
固体火箭发动机设计大作业固体火箭发动机是一种使用固体推进剂进行推力产生的火箭发动机。
它具有结构简单、操作可靠、推力大等优点，因此被广泛应用于火箭发射器、导弹和航天器等领域。
固体火箭发动机的设计是一个复杂的工程问题，需要考虑多个因素，包括推力需求、燃烧效率、结构设计等。
本次大作业将介绍固体火箭发动机的基本原理和设计要点。
首先，固体火箭发动机的基本原理是利用固体推进剂的燃烧过程产生大量高温高压的气体，通过喷射将气体排出来，产生推力。
固体推进剂通常由燃料和氧化剂组成，两者混合后形成可燃的固态混合物。
为了提高燃烧效率，常常会在固体推进剂中添加催化剂和增稠剂等辅助物质。
在固体火箭发动机的设计过程中，推力需求是一个重要的考虑因素。
推力需求取决于所需运载物的质量和所需达到的速度，因此需要根据具体的任务要求来确定推力大小。
通常情况下，固体火箭发动机的推力较大，可以通过增减推进剂的数量来调整推力大小。
燃烧效率是另一个需要考虑的因素。
燃烧效率的高低直接影响到发动机的性能。
为了提高燃烧效率，在设计时需要考虑以下几个因素：首先是固体推进剂的配方和比例，不同的配方和比例会影响燃烧产物的种类和产生速率；其次是燃烧室的设计，燃烧室的形状和尺寸会影响气体流动的速度和混合程度；最后是点火系统的设计，点火系统需要确保固体推进剂能够快速燃烧起来。
此外，固体火箭发动机的结构设计也是一个关键问题。
结构设计需要考虑发动机的重量和结构强度。
发动机的重量必须尽量减小，以提高火箭的有效载荷能力，因此需要选用轻质材料和合理的结构设计。
同时，发动机的结构需要足够强度，以承受高温高压的工作环境。
综上所述，固体火箭发动机的设计涉及到推力需求、燃烧效率和结构设计等多个方面。
通过合理的设计，可以实现高效、可靠的固体火箭发动机。
未来，固体火箭发动机还将继续发展，以满足更高的推力需求和更高的燃烧效率要求，为火箭发射器、导弹和航天器等提供更好的动力支持。
火箭发动机推进剂的选择和效率分析
火箭发动机推进剂的选择和效率分析火箭发动机是现代航天技术的核心部分，其推进剂的选择和效率分析则是目前航天技术研究的热点和难点。
本文从火箭发动机推进剂的选择和效率分析两个方面出发，阐述了这一问题的主要内容和研究进展。
一、推进剂的选择火箭发动机推进剂是实现火箭推进的关键因素之一，其能量密度和化学活性直接影响火箭的推进效率和安全稳定性。
根据其物理和化学特性，推进剂可以分为液体推进剂和固体推进剂两大类。
液体推进剂是现代火箭发动机最常用的推进剂，其具有化学活性高、能量密度大、可控性强等优点。
液体推进剂根据其化学性质又可以分为氧化剂和燃料两大类。
常见的氧化剂有液氧、硝酸等，常见的燃料有液氢、煤油等。
液体推进剂的优点在于可以调节其比冲和比推力，具有较高的飞行控制精度和安全性，但同时也存在着复杂的制造、储存和加注问题，成本较高。
固体推进剂是另一种常见的推进剂，其原理是在燃烧时将固态氧化剂和燃料混合在一起，形成高温高压的气体推进火箭。
固体推进剂具有制造简单、储存方便和安装易于实现等优点，但其固态燃料不能调节比冲和比推力，不能中途停止加力，且存在着燃烧不充分、爆炸失控等问题，安全性较差。
综上所述，液体推进剂和固体推进剂各有优缺点，推进剂的选择必须根据火箭的性能要求和应用环境而定，通常会根据其载重能力、任务种类、飞行高度、速度等利用需要对比优越性来选择。
二、效率分析推进剂效率的高低直接影响火箭的飞行速度和耐飞程，是火箭发动机重要的性能指标之一。
推进剂效率高低与燃烧药的化学活性和密度有关，通常采用比冲和比推力两大指标来衡量。
比冲是推进剂效率的主要评价指标之一，通常表示为每单位质量推进剂所生成的推力能将火箭加速到的速度，常见的单位有秒。
比冲数值越大表示推进剂效率越高，常见的比冲数值在200秒以上。
常用的液体推进剂比冲在200到450秒之间，而固体推进剂比冲在130到250秒之间，一般来讲液体推进剂效率高于固体推进剂。
比推力则是衡量推进剂效率的另一重要指标，表示为单位面积能够承受的力，通常采用牛顿和磅力来表示。
固体火箭的发动机原理
固体火箭的发动机原理固体火箭是一种常见的火箭类型，它使用固态燃料作为推进剂。
固体火箭发动机的原理是将固态燃料与氧化剂混合后，在点火后进行反应产生大量的热能，将燃料和氧化剂喷出，推动火箭前进。
固体燃料是一种富含燃料和氧化剂的粘合剂固相混合物。
它通常由一个或多个氧化剂和一个或多个燃料组成，燃料和氧化剂被混合在一起，形成类似于颗粒的物质。
这些颗粒用于填充火箭发动机的燃料舱室，然后喷出来产生大量的推力。
在固体燃料中，常用的氧化剂包括硝酸铵、高锰酸钾、过氧化氢（H2O2）等。
常见的燃料包括聚合物、铝粉、掺铝材料等。
固体火箭发动机的基本构成是燃烧室和喷嘴。
燃烧室内，固体燃料与氧化剂发生化学反应，形成燃烧产物。
燃烧产物在极高的温度和压力下通过喷嘴被喷出，形成高速的喷流，产生足够的推力使火箭运动。
为了控制火箭的方向和速度，固体火箭通常配备了控制喷嘴，通过改变喷嘴的角度和大小，来调节火箭的运动状态。
此外，固体火箭还可以通过堆叠多个发动机，增加推力和运载能力。
固体火箭发动机的主要优点是可靠性高，具有自包含性和简单性。
由于固体火箭的燃料和氧化剂是预先混合好的，因此在操作和维护过程中没有对燃料和氧化剂进行混合的风险。
此外，固体火箭发动机的结构简单，减少了火箭系统的复杂性和重量。
然而，固体火箭发动机也存在一些缺陷。
固体火箭发动机的运行状态无法进行实时调节，因此在启动时需要燃料和氧化剂的燃烧速率尽可能匹配，并且固体火箭发动机不能进行中途终止，所以它们常用于一次性任务。
此外，由于固体化学燃料的物理特性，固体火箭比液态火箭燃料重，并且仅有有限的推力。
因此，在推进小型或低轨道运输载体时，通常会优先考虑液态火箭。
总之，固体火箭发动机利用固体燃料和氧化剂化学反应的产物产生推力，以推动火箭的高速运行。
虽然固体火箭发动机具有自包含性和可靠性高等优点，但同时也存在可调性差和推力有限的缺点。
这些特点使得固体火箭发动机被广泛应用于一次性任务，但并不适合复杂的、需要灵活操作的任务。
火箭发动机固体推进剂老化研究
[ 1]
随着固体火箭发动机在导弹武器装备上的广泛应用, 其储存性能的研究日益受到人们的关注
。而固
体火箭发动机的储存性能 , 在很大程度上取决于固体推进剂储存期间的老化性能。固体推进剂老化是一种 不可逆的变化过程, 是由不可逆的化学反应和物理变化而形成的。如果由于固体推进剂老化不能满足发动 机的性能指标时 , 则认为发动机寿命已经终结 , 所以固体推进剂老化性能对固体火箭推进的导弹装备有着特 殊的意义。长期以来科技人员对影响固体推进剂老化的主要因素、 老化机理以及推进剂老化预估方法等方 面做了积极地探索, 尤其国外对固体推进剂老化研究起步较早 , 取得大量的研究成果
火箭发动机固体推进剂老化研究
张志峰,
摘
马岑睿,
高
峰,
三原
李旭昌
713800)储存固体火箭发动机性能的固体推进剂老化问题, 探讨了固体推进剂老
化的主要因素; 从固体推进剂组分的影响 、 环境湿度 、 储存温度等方面分析了其影响固体推进剂 老化的机理 ; 对推进剂老化预估研究方法进行了比较详尽的总结和评述, 重点分析了固体推进 剂老化失效预估的力学性能法、 活化能法 、 凝胶含量法、 傅里叶红外光谱分析法和动态粘弹分析 法 , 并对这些研究方法的内容和结果的可信度进行了分析。最后从深入研究固体推进剂的老化 机理以及结合现代分析仪器的应用等方面对固体推进剂老化研究的发展趋势进行了展望。 关键词 : 固体推进剂 ; 老化机理 ; 失效预估 DO I : 10 3969 / j issn 1009- 3516 2009 05 002 中图分类号 : V435 文献标识码: A 文章编号: 1009- 3516( 2009) 05- 0005- 05
某型固体火箭发动机未点火故障分析
某型固体火箭发动机未点火故障分析作者：王怀华钟向征来源：《航空维修与工程》2018年第10期摘要：针对某型装备固体火箭发动机发射后未点火故障，分析了装备的工作时序和固体火箭发动机的工作原理，确定了未点火的故障树，通过跟踪排查逐一确认，找到了故障产生的可能原因。
关键词：固体火箭发动机;未点火;故障树某型装备固体火箭发动机为该装备的动力部件，用来为装备飞行提供必需的推力，保证装备要达到的飞行距离。
该型发动机为自由装填式，由头部点火系统、发动机壳体、药柱、尾喷管等组成。
某型装备发射离机后出现该型固体火箭发动机未点火现象。
1 装备工作时序1）加温：载机发出对电池加温信号。
2）接通：导引头轴锁定在弹轴方向，装备准备好（供电正常、装备导引头轴锁定、陀螺转速稳定等），可以接收目标信号。
3）目标：过转弯点后，飞机导航系统向装备发出“目标”命令，同时领航员得到进入目标区提示，可以寻找目标。
4）联接：“目标”命令后，领航员接收到导引头传来的目标信息，操纵摸球在显示器上用十字线压住目标，并按下“联接”按钮。
5）截获：“联接”后，导引头对自身截获目标的可靠性进行检查。
即导引头给自身一个偏差信号，使导引头偏离目标，然后看能否跟踪回来，如果还能继续跟踪上目标，则产生“截获”命令;如果不能继续跟踪目标，则无“截获”命令。
目标与背景的对比度越明显，越容易截获目标（如果有伪装就不易截获），导引头的分辨率比人眼高，人可分辨的目標一般均可攻击。
6）投放：“截获”后，如果其他条件满足（即在发射区），显示可以发射。
7）准备：按“发射”按钮后，电池、燃气发生器工作，舵面归零，形成“准备”命令给飞机，飞机弹射装备。
8）脱离：装备弹射，脱离保险销拔掉，解除引信系统一级保险，装备弹射后，点燃发动机。
9）接通控制：脱离（或发动机点火）后，装备到达安全距离，接通控制系统。
10）解除保险：脱离后一定时间，固体火箭发动机上的燃气压力开关工作，解除引信系统二级保险。
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
关于固体火箭发动机讲座的提问
关于固体火箭发动机讲座的提问关于固体火箭发动机讲座提问1. 什么是固体火箭发动机？固体火箭发动机是一种在航空航天领域广泛使用的推进器。
与液体火箭发动机相比，固体火箭发动机具有简单、可靠、低成本等优点，因此被广泛应用于卫星发射、导弹发射、火箭助推等领域。
2. 固体火箭发动机的结构特点是什么？固体火箭发动机由发动机壳体、燃烧室、喷管和点火系统等部分组成。
其特点是燃料和氧化剂已经混合在一起，固化成块状，因此不需要燃料泵和氧化剂泵等复杂的设备，从而简化了结构，提高了可靠性。
3. 固体火箭发动机的优点是什么？固体火箭发动机具有以下优点：一是结构简单，制造成本低；二是可靠性高，因为没有动态密封件和机械泵等易损部件；三是操作过程简单，不需要大量液体燃料的加注和排放，因此更适合于一些特定的应用场合。
4. 固体火箭发动机的缺点是什么？固体火箭发动机的缺点主要有以下几点：一是无法控制燃烧速度，因此燃烧过程难以调节，难以实现推力的精确调整；二是一旦点火，无法停止，因此不能进行中途调整，也无法进行复杂的轨道控制；三是燃烧产生的高温和高压很容易损坏喷嘴和其他部件，因此使用寿命较短。
5. 固体火箭发动机的应用领域有哪些？固体火箭发动机广泛应用于卫星发射、导弹发射、火箭助推、发动机试验等领域。
其中，固体火箭助推器是固体火箭发动机的主要应用领域之一，其作用是在火箭起飞初期提供额外的推力，帮助火箭快速脱离地球引力场。
6. 固体火箭发动机的发展趋势是什么？随着航空航天技术的不断发展，固体火箭发动机也在不断改进和完善。
未来，固体火箭发动机将会更加注重推力精确调节、燃烧效率提高、使用寿命延长等方面的改进。
同时，还有望开发出更加环保、高效的燃料，以减少对环境的影响。
液体推进剂和固体推进剂 安全供水心得体会
液体推进剂和固体推进剂安全供水心得体会液体推进剂和固体推进剂是火箭发射和航天飞行中最常用的两种推进剂。
液体推进剂是以液体的形式储存和使用的，固体推进剂则是以固体的形式储存和使用的。
本篇文章将分别从安全性和供水心得两个方面来探讨液体推进剂和固体推进剂的特点和体会。
首先，液体推进剂和固体推进剂在安全性上有一些不同的特点。
液体推进剂的安全性较高，因为液体推进剂具有较低的异常燃烧风险和较小的爆炸威力。
液体推进剂通常由两种或多种液体混合而成，其成分相对稳定，易于控制和调整。
此外，液体推进剂在储存和使用时比较方便，其容器结构相对简单，易于检查和维护。
然而，液体推进剂在运输和携带过程中需要注意防止泄漏和避免外界物质的污染，这是保证其安全性的重要环节。
相比之下，固体推进剂的安全性较低。
固体推进剂是由多种化学物质组成的，容易引发爆炸和燃烧事故。
固体推进剂的结构复杂，容易受热和撞击等外界因素的影响，导致安全风险增加。
此外，固体推进剂在火箭发动机中的点火和燃烧过程不易控制，一旦出现异常，很难进行及时的干预和控制。
因此，在使用固体推进剂时需要采取一系列严格的安全措施和预防措施，以确保火箭发射和航天飞行的安全进行。
关于供水方面，液体推进剂与固体推进剂也有一些不同的体会。
液体推进剂供应水流稳定，易于控制和调整，可以根据实际需求进行供水量的增减。
而且，液体推进剂在供水过程中可以通过管道系统进行输送和分配，方便进行管理和监控。
此外，液体推进剂的储存容器较为灵活，易于安装和维护，能够满足不同场合的供水需求。
固体推进剂在供水方面存在一些局限性。
由于固体推进剂的物理性质特殊，供水过程相对较为困难。
固体推进剂的供水需要通过特殊的技术和设备进行，操作难度较高。
另外，固体推进剂的储存容器庞大且重量较大，不便于安装和维护。
因此，在供水方面，液体推进剂更加灵活和实用。
综上所述，液体推进剂和固体推进剂在安全性和供水方面存在一些不同的特点和体会。
固体推进剂火箭发动机的基本问题(上册)
固体推进剂火箭发动机的基本问题(上册)
1、固体推进剂火箭发动机的定义
固体推进剂火箭发动机（Solid Rocket Motors，SRMs）是指将固体燃料和氧化剂混合成固体推进剂，通过燃烧反应产生的热能来推动封闭容
器内的推进剂并把热能转变为流体流动的发动机。
固体推进剂火箭发
动机具有高强度，质量低，操作简单，安全性高，封闭容器无需填充
等优点，在火箭技术应用中得到广泛运用，应用于激光加速器，太阳
能推进器和火箭动力学等火箭技术的发展中发挥重要作用。
2、固体推进剂火箭发动机的工作原理
固体推进剂火箭发动机的工作原理非常简单，其主要是将固体燃料与
氧化剂混合，混合的燃料以压力或压力加速度，在发动机腔体内燃烧，产生较大的压力，燃烧过程中生成大量的热量和燃气，推动质量被抛
出发动机容器，从而产生动能，通过弹簧等对动能进行释放和重复利用，进而影响火箭飞行的性能。
3、固体推进剂火箭发动机的优点
固体推进剂火箭发动机具有质量小，设计与制造简单，封闭容器无需
填充，占用体积小，初速度大，爆炸性能可控，加速度可调，操作便捷，安全性高，发动机复杂性低等优点，是运载工具发动机安全可靠
的重要组成部分。
4、固体推进剂火箭的缺点
固体推进剂火箭发动机的有些缺点如下：阻力弱，推力受限；燃烧过程产生大量不可控制的热量，影响推进动力性能；燃烧均匀性差；发动机燃烧特性受外界温度影响；发动机结构复杂，一次使用后不可重复使用；利用效率不高。
5、固体推进剂火箭的应用
固体推进剂火箭发动机因其结构简单，质量轻，操作方便，封闭容器无需填充，具有安全性高等优点，因此在航天器技术、航空技术、航天火箭等领域得到广泛应用，是当前火箭技术研发中得到广泛运用的重要元件。
关于火箭推进剂的研究报告
关于火箭推进剂的研究报告一、引言火箭推进剂作为火箭发动机的重要组成部分，直接影响着火箭的推力和性能。
近年来，随着航天技术的发展和需求的增加，对火箭推进剂的研究与应用也日益重要。
本报告将就火箭推进剂的类型、性能和应用进行探讨。
二、火箭推进剂的类型1. 固体推进剂：固体推进剂由固体燃料和氧化剂组成，其特点是结构简单、稳定性高，适用于短程火箭和导弹。
固体推进剂的优点是推力大，缺点是无法调节推力大小。
2. 液体推进剂：液体推进剂由液体燃料和液体氧化剂组成，其特点是推力可调节、比冲高，适用于长程火箭和航天器。
液体推进剂的优点是灵活性高，缺点是结构复杂、存储困难。
3. 混合推进剂：混合推进剂由固体燃料和液体氧化剂组成，结合了固体推进剂和液体推进剂的优点，适用于中程火箭和卫星发动机。
混合推进剂的优点是结构简单、易于控制，缺点是推力相对较小。
三、火箭推进剂的性能1. 比冲：比冲是衡量火箭推进剂性能的重要指标，表示单位质量推进剂产生的推力效果。
比冲越高，表示推进剂的能量利用效率越高。
2. 密度：推进剂的密度决定了火箭的质量和体积，密度越大，推进剂所占据的空间越小，有利于提高火箭的有效载荷。
3. 燃烧温度：推进剂的燃烧温度直接影响火箭的推力和喷口速度，温度越高，火箭的推力越大，但也会对发动机材料和结构造成挑战。
四、火箭推进剂的应用1. 载人航天：火箭推进剂在载人航天中起着至关重要的作用，其性能和安全性直接关系到宇航员的生命安全。
因此，对于载人航天任务，需要选择可靠性高、性能稳定的推进剂。
2. 卫星发射：卫星发射是火箭推进剂的主要应用领域之一。
推进剂的性能和效率直接影响卫星的轨道和寿命，因此，在卫星发射任务中，需要选择能够提供足够推力和较长作用时间的推进剂。
3. 探测任务：火箭推进剂也广泛应用于探测任务中，如月球探测、火星探测等。
对于这类任务，推进剂的性能和效率同样非常重要，能够提供足够的推力和速度，确保探测器能够准确抵达目标。
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。
高效能固体火箭发动机推进剂设计与性能评估
高效能固体火箭发动机推进剂设计与性能评估高效能固体火箭发动机推进剂设计与性能评估引言固体火箭发动机是一种推进剂与氧化剂被固态混合后形成的混合推进剂燃烧产生高温高压气体推进火箭前进的发动机。
相对于液体火箭发动机，固体火箭发动机更加简单、结构更为紧凑，更容易进行长期储存与运输。
因此，在实际应用中，固体火箭发动机在许多场景中得到了广泛使用。
设计原则高效能固体火箭发动机推进剂的设计需要遵循几个关键原则：1. 高能量密度：为了提高火箭的推力，推进剂应具有高能量密度，即单位体积内含有更多的能量。
这可以通过控制固体推进剂的组分以及氧化剂与燃料的混合比例来实现。
2. 稳定性和可储存性：固体火箭发动机在储存和运输过程中需要保持稳定性，以避免固体推进剂的分解、剧烈震荡或泄漏。
因此，推进剂的设计应尽可能具备良好的稳定性和可储存性。
3. 高燃烧效率：固体火箭发动机的燃烧效率直接影响到推进剂的推力性能。
通过优化固体推进剂的化学组分以及火箭发动机的设计，可以实现更高的燃烧效率。
推进剂设计在设计高效能固体火箭发动机的推进剂时，主要有三种类型的化合物可供选择，包括单体、固体推进剂和液体推进剂。
1. 单体推进剂：单体推进剂是由一种可燃气体或液体组成的推进剂。
它具有高能量密度和较好的燃烧性能，但由于单体的易燃和易挥发性，需要注意在储存和运输过程中的安全性。
2. 固体推进剂：固体推进剂是由固态材料和氧化剂组成的推进剂。
固体推进剂具有较高的稳定性和可储存性，但由于密度较低，需要更大的体积来存储，限制了其在一些空间受限的应用中的使用。
3. 液体推进剂：液体推进剂是由一种或多种液体组成的推进剂。
液体推进剂具有较高的能量密度和燃烧效率，但由于需要液体容器来存储，增加了储存和运输的复杂度。
性能评估评估固体火箭发动机推进剂的性能主要包括以下几个方面：1. 推力性能：推力性能是固体火箭发动机最重要的性能指标之一。
通过推力性能的评估，可以了解火箭发动机在不同工况下的推力大小及其变化情况。
固体火箭发动机综述
固体火箭发动机综述
固体火箭发动机（solid rocket motor 简称：SRM）是指使用固体推进剂的化学火箭发动机，又称固体推进剂火箭发动机。
它由药柱、燃烧室、喷管和点火装置等部件组成。
按照燃烧室的结构形式，固体火箭发动机分为整体式固体发动机和分段式固体发动机等类型。
与液体火箭发动机相比较，固体火箭发动机具有结构简单，推进剂密度大，推进剂可以储存在燃烧室中常备待用和操纵方便可靠等优点。
因此，固体火箭发动机主要用作火箭弹，导弹和探空火箭的发动机，以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。
固体火箭发动机的优点包括：结构简单，没有复杂的燃料输送和贮存系统，部件较少，故障率相对较低；贮存和安全性好，固体燃料易于存储，不易泄漏，且具有较好的安全性，适合长期贮存；机动性好，固体火箭发动机推力大，响应速度快，适用于需要快速加速和变轨的场合，如军事导弹；制造工艺相对简单，固体火箭发动机的制造工艺相对简单，成本较低。
固体火箭发动机的缺点包括：比冲较低，固体燃料的能量密度一般低于液体燃料，导致发动机的推力效率较低；燃烧延续时间短，不适用于需要长时间推力的任务；燃料质量大，固体燃料的质量较大，限制了火箭的载荷能力；无法停机，一旦固体火箭发动机点燃，就无法在没有耗尽燃料的情况下停止工作，这对控制火箭的飞行轨迹带来挑战。
每种发动机技术的发展都符合其特定的应用需求和时代背景，随着技术的进步，这些发动机的性能也在不断提升和完善。
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上册
章节
固体推进剂性能
引言
有关固体推进剂性能的计算，是发展这一学科的一个重要的环节。对固体推进剂性能计算应比其他推进剂要精确些，因为其比冲只有300秒左右。比冲增大几秒便是可观的改进，这将影响到推进剂的选择。
混合比
固体推进剂可分为两类：（a）均质固体推进剂，这种推进剂不含有其尺寸大于分子尺寸的异质组分。均质推进剂通常在同一分子内即包括燃烧机和氧化剂。属于这种类型的纯物质成为推进剂的“基”。最普遍的均质推进机的基为硝化甘油和硝化棉。所谓单基推进剂的一个基（例如硝化棉），而绝大多数均质推进剂为双基的，即：含有硝化棉和硝化甘油。（b）异质固体推进剂为含有其尺寸大于大分子尺寸的异质组分的推进剂。我们本节所要研究的异质推进剂是复合推进剂，在称为粘结剂的塑性燃烧剂的基体中含有大的（大于大分子的）氧化剂（例如过氯酸铵）颗粒。
固体推进剂火箭发动机的基本问题（下册）
国防工业出版社F.A .威廉斯N.C.黄M.巴雷尔著
京固群译
章节
固体推进剂药柱的机械性能和应力分析
综述
固体推进剂药柱是粘弹物质制成的。推进剂要住的很多结构问题可通过采用无限小线性弹性范围的方法而得到解决，并有足够的精度。然而许多问题，例如与药柱下沉、加强的药柱、药柱流动（蠕变）及有限变形的药柱等有关的问题，其中粘弹概念是主要的。对几何形状复杂的药柱的应力分析，越来越多的数值计算方法正在开始采用粘弹方程，而当要求做精确的应力分析是，则必须考虑粘弹性。
粘弹性
实验结果表明，当应力值低于某一极限值（此极限值与所研究的物质有关）时，粘弹性态是近似线性的。在理论中采用这一假说，便大大简化了应力分析步骤。就线粘弹固体而言，在给定时间内由于阶跃函数应力所导致的应变是与应力值成正比的。这种粘弹响应的线性特征是布拉茨（B产物和组分
典型均质推进剂组分见p151~153
异质推进剂可分成两类：（a）简单异质推进剂（典型的简单异质推进剂为AP–PU系统），其中粘结剂本身不能维持燃烧；（b）双组元异质推进剂，其中高能粘结剂本身即可用作均质推进剂的基。
具体介绍见p155~157，无具体参数。
粘弹物质应力分析方法，能在分析中利用实际测得的松弛或蠕变数据，可以避免因采用弹簧-阻尼器模型所伴随的误差而改善了精确度。然而，关于具有复杂几何形状的真实药柱的结构分析，还有很多别的方法。这些方法包括：不少经过很好验证的数值有限差法；几种成熟的有限元素法（将药柱或者分成三角形或者分成四边形单元）；还有一些基础不是那么扎实的方法（例如“多余力法”，其中药柱是假定用杆、板和接头组成的）。