液体火箭推进系统

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(3) 主要参数关系式
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1 启动过程
(1) 启动准备阶段
① ② 对导管和泵的内腔进行预冷(对低温推进剂而言) ③ 对氧化剂和燃料启动阀门后面的导管、泵腔、推力室和燃气发生器的内腔用
惰性气体(氮或氦气)进行吹除。
(2) 混合气回流区
在此区内，有推进剂蒸发后形成的未燃气体，还有已燃气体。
(3) 燃烧区
实验研究表明，燃烧室在稳态燃烧时，燃烧区及其火焰前锋在燃烧室 中的位置基本不变，而且存在两种不同状态的稳态燃烧，即“缓慢” 燃烧和“爆震”燃烧(或称爆燃)。
(4) 燃烧产物区
在这一区域，燃烧已基本结束，只是在很小尺度范围内进行紊流混合
② 点火： 由程序控制，点火器工作点燃混气，两组元开始燃烧。火 焰沿推力室向后传播，燃烧产物从喷管口排出。燃烧室开始建立压强， 发动机依次由初始工况进入主级工况，不过转入主级工况所需时间很 短。
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2 关机
(1) 关机过程的特征参数
① 后效冲量： 从发出关机指令开始，到推力下降至零这段时间内产 生的推力冲量，称为推力后效冲量，简称后效冲量。
5 推力室气体流动过程
(1) 等熵气体流动
①质量守恒方程ρvA=qm ②能量守恒方程v2/2+h=h0 ③等熵方程p/ρk=c(常量) ④ 状态方程p/ρ=RT/M 基本关系式：
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(2) 气动函数 温度比 压比 密度比 音素比
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面积比 速度系数 动压函数 流量函数
1 燃烧室稳态燃烧过程 2 推力室内的能量转换 3 推力室燃烧准备过程 4 着火与燃烧 5 推力室气体流动过程
二、 液体火箭发动机的工作过程
1 启动过程 2 关机
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1 燃烧室稳态燃烧过程
(1) 雾化混合
在雾化混合区内，推进剂雾化、蒸发，并使燃料和氧化剂的雾化及蒸 发形成的蒸气宏观混合
和补充燃烧。
பைடு நூலகம்
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2 推力室内的能量转换
分析推力室的能量转换可以将推力室分为四个特征截面来分析 ：
截面 i——喷注面： 视推进剂为原始状态。 截面c——燃烧室终端面：认为推进剂的化学能已转化为平衡状态下 的热能。 截面t——喷管临界面： 此截面处具有燃气流动的特征参数Ma=1，在 此截面前Ma＜1，在此截面后Ma＞1。 截面e——喷管出口截面： 此截面处燃气流速达到最大值。
(2) 涡轮泵启动阶段
① 打开供应系统的启动阀门、液体推进剂组元充填泵前的导管和泵腔。
② 火药启动器点火或高压气瓶阀打开使涡轮泵工作。
③ 燃气发生器开始工作。
④ 打开推力室氧化剂和燃料供应管路上的主阀门
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(3) 推力室工作阶段
① 推进剂组元充填主阀门后面的导管和推力室头部(喷注器)前的内 腔，按指令经喷注器喷嘴两组元进入燃烧室雾化、混合。
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3 推力室燃烧准备过程
(1)
① 雾化作用： 燃烧室内的燃烧过程在很大程度上受液滴蒸发质量的 影响。 ② 雾化机理： 雾化是由喷嘴来实现的。③ 影响雾化质量的因 素： 影响雾化质量的因素较多，归纳有以下几点： a 喷嘴形式及 喷口尺寸。 b 喷嘴压降。 c 推进剂性质。 d 燃烧室压力和温 度。
② 后效冲量偏差： 它是由于发动机工作条件不同而引起的。 ③ 关机减速性： 是指关机指令发出到推力室燃烧停止且燃气完全排
空的时间。 ④ 关机水击现象： 关机时，阀门的突然关闭会引起其上游管路内液
体的压力增加，此现象称关机水击。
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(2) 关机过程的主要任务
① 关机初始阶段： 它包括以下几项工作： a 转入低工况工作—— 关机工况； b 停止供应系统工作，关闭燃气发生器双组元断流阀 门，推进剂终止进入燃气发生器，涡轮泵停止工作； c 停止贮箱增 压； d 关闭两组元主阀门、切断推力室推进剂的供应，通常是按顺 序先后切断氧化剂和燃料供应； e 关闭泵前泵，把涡轮泵腔内的推 进剂吹除干净。
在燃烧理论中，自燃分为热自燃和链自燃。 可燃混合物的点燃是指借助外加的热源来点燃，在着火理论上称强迫
着火理论。
(2) 燃烧
液体火箭发动机燃烧室内不需火焰稳定器 。液体火箭发动机推力室 内从推进剂的混气形成、点火到稳定燃烧，是由头部区和燃烧区内介 质的流动速度较低及燃气回流传热来保证实现 。
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(2) 蒸发过程
液滴蒸发过程需要热量。对于一般非自燃推进剂，其热源当然是点火 源；而自燃推进剂，那就依靠自燃推进剂的燃料与氧化剂混合接触时 的液相反应放出的热量作热源。
(3) 混合过程
推进剂的燃料与氧化剂混合应按设计要求规定的混合比，才能保证完 全燃烧。
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4 着火与燃烧
(1) 着火
由于可燃混合物(气或液)自身温度提高，致使化学反应速度急剧增长 而引起着火称之自燃。
第四章 液体火箭推进系统
第一节 液体火箭发动机的特点、分类与应用 第二节 液体火箭推进系统的发展 第三节 液体火箭发动机的工作过程 第四节 液体火箭发动机的基本组成 第五节 液体火箭推进系统 第六节 液体火箭推进剂 第七节 小推力液体火箭推进系统 第八节 液体火箭推进系统典型实例
第一节 液体火箭发动机的
特点、分类与应用
一、 液体火箭发动机的特点
1 比冲高和推质比高 2 主要性能参数可控性和可调性强 3 工作时间长 4 推力随飞行高度增加而增大
二、 液体火箭发动机的分类
三、 液体火箭发动机的应用
1 运载火箭
2
3
4
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第二节 液体火箭推进系统的发展
一、 发展简史 二、 发展趋势
1 进一步提高液体火箭发动机的性能 2 加强对发动机和各组件工作过程的理论研究 ：
① 欲提高推力室及涡轮泵的效率，需加强对推力室工作 过程及涡轮、泵内三维流的理论研究 。 ② 为提高发动机的可靠性，需加强对燃烧室燃烧不稳性 课题的研究，加强提高推进系统整体可靠性的研究，特别 是在更长的寿命期内的可靠性研究。 3 研制新型组合发动机
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第三节 液体火箭发动机的工作过程
一、 推力室工作过程