液体火箭发动机设计复习题参考答案

精心整理

第二章

1、总体对发动机设计提出的技术要求包括哪些方面；

飞行器总体对发动机设计提出的技术要求主要在发动机用途、工作性能、质量和结构尺寸、环境条件及经济性等方面，同时在设计任务书中给出对这些参数的具体要求，它们是发动机设计的主要依据。

2、液体火箭发动机系统设计主要有哪四个阶段；

发动机系统设计主要有：系统方案论证、系统方案设计、系统试验和系统定型四个阶段

3、液体火箭发动机主要参数的选择有哪些；

根据导弹或火箭总体设计部门提出的基本要求，可以设计选择发动机一系列可变参数，如推进剂的等。

4

（《第25（1P2。（1）P1≈P2；6（《第2（1（27 组元混合比的调整计算：可采用下面两种方法：液路装节流圈、增压气路安装节流元件（《第2章液发系统设计》pptP153）

8、液体火箭发动机控制系统设计的基本步骤；

第三章

3.1

1、 推力室的组成

主要由推力室头部、燃烧室和喷管组成，喷管由收敛段（亚声速喷管段）和扩张段（超声速喷管段）组成。

推力室还包括其它一些部件，例如，对于非自燃推进剂的点火装置、推力室固定部件、推力传递装置、推进剂入口分配部件（燃气导管、冷却剂入口集液器等）。

2、推力室的主要设计内容

1.根据要求的海平面或真空推力和比冲，推进剂混合比，以及推力室的最大外廓尺寸和质量限制等，选择燃烧室压力和喷管出口压力参数。

2.根据热力气动计算结果，给出推力室的地面或真空理论比冲、理论质量流量、临界截面积、喷管面积比等。

3.根据定型推力室的性能数据，选择燃烧室效率和喷管效率，确定推力室的实际地面或真空比冲，实际流量和临界截面积等。

4.根据选择的燃烧室特征长度，质量流量密度和收缩比，确定燃烧室直径和长度，根据面积比，设计喷管型面。

5.喷注器、燃烧室和喷管的具体结构设计，其中包括再生冷却剂的选择，材料的选用，加工方法和检验方法的确定。

6.

7.

3.2

3

1.

2.

3.

4.

4

1.

2.

5

6

7

8

十分繁琐，实际采用的多为简化方法。喷管扩张段型面的设计方法有锥形喷管造型、抛物线法造型、双圆弧法、最大推力喷管造型法等。

对性能要求不高时，可采用简单的锥形喷管，扩张比相对较小的大推力发动机喷管可采用双圆弧法来设计型面，对于喷管扩张比大的上面级发动机和小推力发动机，通常采用最大推力喷管造型法。

3.3

9、推力室头部的设计要求

（1）保证推进剂组元良好的雾化质量

（2）保证燃烧室横截面上的流量密度分布符合设计要求，

（3）保证燃烧室横截面上的余氧系数分布符合设计要求。

（4）保证燃烧室壁内表面附近形成温度较低的边界层。

（5）混气形成区长度尽可能短。

（6）防止燃料组元或氧化剂组元喷射到室壁上。

（7）所选择喷嘴压降，既要保证燃烧稳定和安全，又要保证有利的输送系统重量。

（8）头部构造简单，重量轻，工艺性良好，生产成本低。

1.喷嘴类型

答：1）按照被喷射物质来分：可分为气体喷嘴、液体喷嘴和气体—液体喷嘴（气液喷嘴）；

2）按照喷嘴的构造来分：可分为直流式喷嘴、离心式喷嘴和直流—离心式喷嘴；

3）按照进入一个喷嘴的组元数目来分：可分为单组元喷嘴、双组元和三组元喷嘴

2.雾化特性

答：雾化过程的特性是指雾化的细度和雾化的均匀度，对于单个喷嘴来说还有喷雾锥的形状和喷射距离。

雾化的细度由射流裂碎后所形成液滴的尺寸来表征。

3.

⑤进口倒角2α

4.

答：

5.

答：

6.

答：1

2）

3

4

7.

答：

合。④喷嘴体积大，流量系数小。

8.喷嘴排列的要求和问题

答：要求：1、性能要求；2、稳定性要求；3、可靠性要求；4、要有足够的强度和刚度；5、流阻损失要小；6、结构应尽可能简单，工艺性能要好。

问题：1）关于稳定性和性能之间的矛盾；2）关于可靠性和性能之间的矛盾；3）强度和刚度要求与性能之间的矛盾；4）流阻损失小与性能之间的矛盾；5）结构简单与性能之间的矛盾；

9.离心式喷嘴混合单元

答：蜂窝式排列：喷嘴按蜂窝式排列时，每个燃料喷嘴周围有六个氧化剂喷嘴，每个混合单元形成蜂窝形状。在这混合单元中，有燃料喷嘴nf=1和氧化剂喷嘴no=2，喷嘴总数n=no+nf=3

棋盘式排列：A=1cm2?nf=0.5?no=0.5?n=1?n/A=1?no/nf=1

方窝式排列：A=4cm2?nf=1?no=3?n=4?n/A=1?no/nf=3?HNO3为氧化剂时，Km=2~4.3?密集度不如蜂窝式。

10.单组元离心式喷嘴的计算

答：计算时已知的或选定的原始数据：?

1.喷嘴的流量：目前在液体火箭发动机中应用的离心式喷嘴的流量大约为30～300g/s；?

2.雾化角：

一般雾化角a=30～120°，常用90-120°；?

3.喷嘴压降：一般取喷嘴压降Δp＝0.3～1.5MPa。对于自燃推进剂，最小允许的喷嘴压降为0.18～

0.2MPa，对于非自燃推进剂，最小压降可为0.25～0.35MPa。?

4.

5.

11.

12.

答

13.

答：1

热。

14.冷

α1=α0

15.

16.

答：1.

2.

17.

的制约

18.

答：1、气体壁面传热系数?2、内壁厚度和导热系数?/3、近壁层燃气温度?/4、冷却剂温度/5、液体壁面传热系数

19.保证可靠再生冷却的方法

答：1.减小气体壁面传热系数；2.隔热涂层；3.内冷却；4.采用导热性能好的材料和减小内壁厚度；

5.降低冷却剂温度；

6.增加液体壁面传热系数。

20.冷却通道结构

答：①由内、外壁间隙形成的光滑缝隙式冷却通道；②压坑点焊式；③波纹板结构；④铣槽式结构；⑤管束式结构

21.内冷却环带的结构

答：1、从身部冷却通道中取出液体的内冷却带；2、单独供入液体的内冷却带；