液体火箭发动机高空模拟试验系统设计

目录
 
第1章概论1
1.1高空模拟试验的目的与特点3
1.2高空模拟试验系统结构类型5
1.2.1扩压器开式系统5
1.2.2扩压器闭式系统5
1.2.3组合开式系统6
1.2.4组合闭式系统7
1.2.5新型高空模拟试验系统11
1.3高空模拟试验技术的现状与发展趋势12
1.3.1国内外高空模拟试验技术发展现状12
1.3.2国外高空模拟试验技术发展趋势16
参考文献18
第2章高空模拟试验系统总体设计19
2.1需求分析19
2.2设计依据和原则20
2.2.1设计依据20
2.2.2设计原则20
2.3总体功能与结构设计21
2.3.1模拟环境21
2.3.2总体结构设计23
2.4总体技术指标设计27
2.5指标分解与气动计算29
2.6环境条件总体设计30
2.6.1发动机冷热环境31
2.6.2发动机测试设备热防护32
2.7测控系统总体设计34
2.7.1控制系统总体设计34
2.7.2测量系统总体设计35
参考文献36
第3章试验舱与环境条件设计37
3.1试验舱设计37
3.1.1外加强带圆角矩形截面试验舱强度计算38
3.1.2外加强对称矩形截面试验舱强度计算44
3.2真空环境条件设计48
3.2.1低温环境模拟系统48
3.2.2高温环境模拟系统59
3.3稀薄流环境模拟系统73
3.3.1稀薄流环境73
3.3.2地球稀薄流环境模拟73
3.3.3火星稀薄流环境模拟78
3.4真空环境大喷管保护条件设计87
3.4.1系统设计87
3.4.2仿真计算91
3.4.3调试及结果评估92
参考文献94
第4章燃气升压系统设计95
4.1发动机扩压器系统流动模型95
4.2圆柱形超声速扩压器设计96
4.2.1圆柱形扩压器设计计算流程97
4.2.2圆柱形扩压器设计计算结果99
4.3二次喉道超声速扩压器气动计算100
4.3.1二次喉道超声速扩压器设计理论100
4.3.2计算流程104
4.3.3二次喉道扩压器计算结果108
4.4空气泄入式扩压器设计109
4.4.1计算模型110
4.4.2计算流程110
4.4.3空气间隙对气流参数的影响113
4.5扩压器结构设计计算113
4.5.1内外壁不连接条件下壁面强度计算114
4.5.2内外壁稠密连接条件下应力及承载能力计算116
4.5.3内外壁稠密连接条件下局部挠度计算119
4.6扩压器传热计算120
4.7扩压器壁温数值计算123
4.7.1相关公式推导123
4.7.2数值计算结果129
参考文献131
第5章燃气降温系统设计132
5.1气体热力性质计算132
5.2直接接触式燃气降温器设计计算135
5.2.1设计理论135
5.2.2冷却水雾化和蒸发136
5.2.3影响因素分析138
5.2.4降温器计算结果140
5.2.5结构设计142
5.3翅片管换热器设计计算145
5.3.1翅片管换热器技术要求145
5.3.2传热和气动计算146
5.3.3换热器计算结果150
5.3.4结构设计151
5.4冷却水流量控制和调试153
5.4.1流量控制装置154
5.4.2流量控制模型及计算155
5.4.3水流量计算和调试结果156
5.4.4试验数据验证结果157
参考文献158
第6章燃气抽吸系统设计159
6.1真空管道设计160
6.1.1流态判别160
6.1.2分子流时质量流量计算161
6.1.3黏滞流时质量流量计算161
6.1.4湍流时管道流阻计算162
6.1.5真空管道强度计算164
6.2真空管道密封165
6.2.1橡胶密封材料165
6.2.2O形橡胶圈166
6.2.3空心金属Ｏ形圈168
6.2.4高温真空条件下管道密封169
6.3真空系统设计计算172
6.3.1真空系统设计内容172
6.3.2真空系统设计流程172
6.3.3真空系统设计原则177
6.4气体喷射泵的一维流设计方法178
6.5蒸气喷射泵设计方法Ⅰ182
6.5.1气体引射器设计182
6.5.2气体压缩器设计185
6.5.3气体引射器计算结果185
6.6蒸气喷射泵设计方法Ⅱ186
6.6.1流量系数计算186
6.6.2工作蒸气耗量计算187
6.7蒸气冷凝器设计方法188
6.7.1蒸气冷凝器设计188
6.7.2蒸气冷凝器计算结果189
6.8喷射泵结构尺寸计算190
参考文献193
第7章蒸气生成系统设计195
7.1类型与组成195
7.2液氧酒精蒸气发生器设计196
7.2.1点火装置设计196
7.2.2发生器设计205
7.3空气酒精蒸气发生器设计214
7.3.1点火装置设计214
7.3.2发生器设计222
7.4蒸气发生器系统调试233
7.4.1点火器系统组成与调试233
7.4.2发生器系统组成与调试237
7.5发生器工程化应用242
7.5.1工程化方案242
7.5.2工程化实施243
参考文献246
第8章高空环境参数测量247
8.1推力参数测量247
8.1.1推力架结构组成247
8.1.2测量系统设计248
8.1.3真空环境推力测量255
8.1.4系统调试及性能评估262
8.2真空压力测量265
8.2.1真空压力265
8.2.2试验舱内压力参数测量267
8.3温度参数测量270
8.3.1接触式热电偶测温270
8.3.2非接触式温度测量272
8.3.3热流密度测量274
参考文献276
第9章系统调试与验证277
9.1系统调试内容277
9.2冷却水系统调试278
9.2.1冷却水流量调节形式279
9.2.2限流孔板的选择279
9.2.3系统调试282
9.3蒸气生成系统调试284
9.3.1系统冷调284
9.3.2系统热调287
9.4系统联合调试291
9.4.1调试目的291
9.4.2调试方法291
9.4.3负载气量计算291
9.4.4负载喷嘴计算292
9.4.5真空环境下设备受力计算293
9.4.6调试后的检查与数据分析294
9.5考台试验295
9.5.1试验目的295
9.5.2试验流程295
9.6系统性能评估299
9.6.1真空机械泵组性能评估299
9.6.2试验舱性能评估299
9.6.3燃气升压系统性能评估300
9.6.4燃气降温系统性能评估300
9.6.5蒸气喷射泵性能评估301
9.7调试总结与展望301
参考文献303