液体火箭发动机推力室设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨立军，富庆飞 著

图书标签:

• 火箭发动机
• 推力室
• 液体火箭
• 发动机设计
• 航空推进
• 热力学
• 传热学
• 燃烧学
• 流体力学
• 结构力学

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512407510

版次：1

商品编码：11331974

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-10-01

用纸：胶版纸

页数：407

字数：588000

正文语种：中文

内容简介

　　《液体火箭发动机推力室设计》按照推进剂及工质流动所经历的推力室基本组件安排章节，包括绪论、推力室头部结构、喷注器喷嘴排列设计、喷嘴设计、燃烧不稳定性、燃烧室设计、喷管设计和推力室热防护及结构设计共八章。其中燃烧不稳定性和推力室热防护及结构设计单独成章，主要是为了指出在推力室研制过程中的重点及难点；并在各章中提供了例题和习题。
　　《液体火箭发动机推力室设计》作为设计类教材，既注重设计实践，又紧密联系理论知识，同时吸收了当前国外该方面研究的最新成果。《液体火箭发动机推力室设计》以阐明基本概念、结构原理和典型结构分析为主，对较为复杂的设计计算一般不做较大篇幅的叙述，只说明计算方法和原理。
　　《液体火箭发动机推力室设计》是飞行器动力工程（航天）本科专业火箭发动机设计课程的教材，与火箭发动机原理课程配合使用；不仅可作为相关专业课程的教材，还可供有关工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 推力室的工作过程
1.1.1 推进剂组元的雾化
1.1.2 推进剂组元的混合
1.1.3 推进剂组元的传热
1.1.4 推进剂组元的燃烧
1.2 推力室内的气动热力过程计算
1.2.1 推力室气动基本方程
1.2.2 推力室通道内等熵流动基本关系式
1.3 推力室的主要参数
1.3.1 推力
1.3.2 比冲
1.3.3 特征速度
1.3.4 燃烧室冲量效率
1.3.5 推力系数
1.3.6 喷管冲量效率
1.3.7 推力室效率
1.3.8 组元混合比
1.4 推力室的流量特性
1.4.1 理论流量特性
1.4.2 实际流量特性
1.5 推力室的高度特性
1.5.1 理论高度特性
1.5.2 实际高度特性
1.6 液体推进剂
1.6.1 液体推进剂的分类
1.6.2 液体推进剂的选择
1.7 推力室的研制要求及设计内容
习题

第2章 推力室头部结构
2.1 推力室头部结构概述
2.2 推力室头部集液腔
2.3 液体推进剂组元推力室头部结构
2.3.1 采用离心式喷嘴的头部结构
2.3.2 采用直流式喷嘴的头部结构
2.4 气／液推进剂组元推力室头部结构
2.5 典型推进剂组元推力室头部结构
2.5.1 氢／氧发动机推力室头部结构
2.5.2 液氧／煤油发动机推力室头部结构
2.6 推力室头部的其他结构
2.6.1 三组元推力室头部
2.6.2 涡流式推力室头部
2.6.3 圆柱式推力室头部
2.6.4 带隔板和声腔的推力室头部
2.6.5 可调节发动机推力室头部
2.7 推力室头部的强度计算
2.7.1 喷注器底板的强度计算
2.7.2 头部外底的强度计算
2.8 推力室头部的设计要求及研制过程
2.8.1 推力室头部的设计要求
2.8.2 推力室头部的研制过程
习题

第3章 喷注器喷嘴排列设计
3.1 喷注面
3.1.1 喷注面的基本形式
3.1.2 喷注面的种类
3.2 喷注单元的基本类型
……
第4章 喷嘴设计
第5章 燃烧不稳定性
第6章 燃烧室设计
第7章 喷管设计
第8章 推力室热防护及结构设计
参考文献

前言/序言

《翼龙腾云：新一代航空发动机的创新与挑战》 内容概要 本书深入剖析了当代航空发动机领域前沿性的技术革新与未来发展趋势，聚焦于新一代航空发动机在设计、制造、材料、控制以及运行维护等方面所面临的关键挑战与前瞻性解决方案。作者以宏大的视角，结合丰富的工程实践案例和尖端的科学研究成果，为读者呈现了一幅波澜壮阔的航空动力发展画卷。全书内容严谨、逻辑清晰，旨在为航空工程领域的专业人士、研究人员以及对航空动力学怀有浓厚兴趣的读者提供一份权威而全面的参考。 第一章：历史回溯与未来展望 本章首先简要回顾了航空发动机发展历程中的几个关键里程碑，从早期的活塞式发动机，到喷气式发动机的诞生，再到涡扇发动机的成熟和高效化。重点阐述了每一次技术飞跃背后的驱动力，包括战争需求、商业运输的增长、以及能源效率和环保要求的不断提升。在此基础上，本章深入探讨了当前及未来航空发动机发展所面临的宏观挑战，如全球气候变化对航空业的压力、对更高推力比和更低燃油消耗的持续追求、以及对噪音污染和排放标准的日益严格。最后，本章描绘了下一代航空发动机可能呈现的技术图景，包括超高涵道比涡扇发动机、混合动力推进系统、以及更具革命性的新型动力装置的初步设想，为后续章节的深入探讨奠定基础。 第二章：核心技术突破：燃气涡轮的极致性能 燃气涡轮是现代航空发动机的心脏，其性能的提升直接决定了整个发动机的效率和推力。本章将聚焦于燃气涡轮技术在材料科学、结构设计以及气动性能方面的最新进展。 先进材料的应用： 详细介绍陶瓷基复合材料（CMC）和高温合金在涡轮叶片、燃烧室壁等关键部件上的应用。分析这些材料如何能够承受更高的工作温度，从而提高发动机的循环效率。讨论这些材料的制造工艺、可靠性评估以及长期服役性能的研究进展。 精细化气动设计： 深入解析现代气动叶片设计方法，包括三维粘性流动计算、多学科耦合优化以及仿生学在叶片轮廓设计中的应用。重点关注如何通过精确控制气流，减少气动损失，提高叶片效率。探讨声学边界层控制、低压损耗设计等前沿技术。 燃烧室的创新： 关注新型燃烧室设计，如贫油预混燃烧（RDE）、旋转爆震燃烧（RDE）等，分析其在提高燃烧效率、降低NOx排放方面的潜力。探讨燃烧稳定性控制、火焰监测与反馈控制等关键技术。 冷却技术革新： 深入剖析先进的叶片冷却技术，包括复杂的内部通道设计、微通道冷却、以及热障涂层（TBC）的最新发展。分析如何通过高效的冷却系统，使得涡轮工作在更高的温度下，同时保证叶片的结构完整性。 第三章：推进效率的飞跃：风扇与涵道的协同优化 涡扇发动机的推进效率很大程度上取决于高涵比风扇与外涵道的协同工作。本章将详细探讨风扇与涵道设计的最新研究成果。 超高涵比风扇设计： 介绍超高涵比（UHB）涡扇发动机的设计理念，分析其相较于传统涡扇发动机在燃油经济性和噪音降低方面的优势。讨论超高涵比风扇在结构设计、气动布局、以及对发动机推力转向等方面带来的挑战。 低噪声风扇技术： 深入研究降低风扇噪音的多种途径，包括齿轮传动风扇（GTF）技术、宽弦桨叶设计、以及先进的声学衬层材料应用。分析不同降噪技术的原理、效果以及互补性。 先进涵道设计： 探讨可变几何涵道、一体化涵道设计等新概念。分析如何通过优化涵道形状和结构，进一步提升推进效率，并适应不同飞行状态的需求。 推力转向与控制： 介绍推力转向技术在垂直起降（VTOL）和短距起降（STOL）飞机中的应用，分析不同推力转向机构的设计原理和控制策略。 第四章：热端部件的可靠性与耐久性 发动机在极端高温高压环境下工作，热端部件的可靠性和耐久性是保障发动机安全运行的基石。本章将深入探讨热端部件的材料、结构设计以及寿命预测。 高温合金的进步： 详细介绍新一代高温合金，如定向凝固合金、单晶高温合金以及其在涡轮叶片、涡轮盘等部件上的应用。分析其显微组织控制、强化机制以及抗蠕变、抗热疲劳性能。 陶瓷基复合材料（CMC）的突破： 重点介绍CMC材料在燃烧室、涡轮导向叶片以及高压涡轮叶片上的应用前景。讨论CMC材料的优势，如轻质、耐高温、低密度，以及其面临的加工难度、韧性提升和成本控制等挑战。 损伤容限设计理念： 阐述损伤容限设计原则在航空发动机结构设计中的重要性。分析裂纹萌生、扩展以及断裂的损伤机制，以及如何通过结构优化和材料选择来提高部件的损伤容限。 先进的寿命预测与健康监测： 介绍基于物理模型和数据驱动的寿命预测方法。探讨使用传感器网络、实时数据采集以及人工智能算法进行发动机健康监测（PHM），实现预测性维护，降低运营成本。 第五章：控制系统与智能化 现代航空发动机已经成为一个高度集成的智能化系统，先进的控制系统是其高效、安全运行的关键。 全权限数字发动机控制（FADEC）系统： 深入解析FADEC系统的组成、功能以及工作原理。分析其在发动机性能优化、故障诊断与隔离、以及燃油消耗控制方面的作用。 自适应控制与学习能力： 探讨发动机控制系统如何实现自适应控制，以应对复杂多变的飞行环境和发动机工况变化。介绍基于机器学习和人工智能的发动机控制策略，赋予发动机“学习”和“决策”的能力。 集成化与网络化控制： 分析发动机控制系统与飞机其他系统的集成化趋势，如与飞行控制系统、燃油系统等的协同。探讨发动机网络化控制在分布式传感器、执行器以及数据共享方面的应用。 安全性设计与冗余机制： 强调发动机控制系统的安全性设计，包括多重冗余、故障检测与容错控制策略。分析如何确保在关键时刻发动机仍能安全运行。 第六章：制造工艺与智能化生产 高效、精密的制造工艺是实现先进航空发动机设计理念的保障。 增材制造（3D打印）技术： 详细介绍增材制造技术在航空发动机零件制造中的应用，如复杂气道结构、轻质化叶片、以及耐高温合金零件的打印。分析其在缩短研发周期、降低制造成本、以及实现复杂几何形状制造方面的优势。 精密加工与表面处理： 探讨航空发动机关键部件的高精度加工技术，如五轴联动数控加工、超精密磨削等。介绍先进的表面处理技术，如等离子喷涂、激光冲击强化等，以提升零件的耐磨损、抗腐蚀和抗疲劳性能。 智能化生产线与工业物联网： 介绍航空发动机制造企业如何构建智能化生产线，应用机器人、自动化设备以及工业物联网技术，实现生产过程的数字化、柔性化和智能化。 质量控制与检测技术： 详细阐述航空发动机部件的无损检测技术，如X射线检测、超声波检测、涡流检测等。分析基于机器视觉的自动化质量检测系统，以及如何实现全流程的质量追溯。 第七章：绿色航空与可持续发展 面对日益严峻的环境挑战，航空发动机的绿色化与可持续发展已成为行业的重要议题。 燃油效率提升的持续性： 再次强调提升燃油效率是降低排放和成本的最直接途径，并介绍下一代发动机在这一方面的预期进展。 可持续航空燃料（SAF）的应用： 探讨SAF的种类、制备技术以及在航空发动机中的应用潜力。分析SAF对发动机性能和排放的影响，以及推广应用面临的挑战。 混合动力与电动推进： 展望混合动力和全电动推进技术在支线飞机和未来通用航空领域的应用前景。讨论其技术可行性、能源管理以及对飞机设计的颠覆性影响。 循环经济与回收再利用： 关注航空发动机全生命周期的环境影响，探讨废旧发动机的拆解、回收和材料再利用技术，构建航空发动机的循环经济体系。 第八章：测试验证与运行维护 严苛的测试验证以及高效的运行维护是保障航空发动机性能与寿命的关键环节。 地面测试与仿真技术： 详细介绍航空发动机性能测试、耐久性测试以及环境适应性测试的流程和方法。探讨高保真数值模拟与虚拟测试在设计验证中的作用。 飞行试验与性能评估： 阐述航空发动机在实际飞行环境下的测试验证过程，以及如何通过飞行数据来评估发动机性能、可靠性与耐久性。 预测性维护与寿命管理： 再次强调预测性维护在降低运营成本、提高飞机可用性方面的价值。介绍如何利用大数据和人工智能技术，对发动机健康状况进行实时评估和预测。 数字化维护与远程支持： 探讨数字化技术如何赋能航空发动机的运行维护，包括电子化维修手册、远程诊断与技术支持等。 结论 本书通过对新一代航空发动机核心技术、制造工艺、控制系统、绿色化发展以及测试维护等方面的全面梳理和深入剖析，揭示了航空动力领域正经历着一场深刻的变革。从材料的极限挑战到智能化的无限可能，从绿色环保的迫切需求到制造技术的精益求精，每一个环节都充满了创新与挑战。本书旨在为读者提供一个清晰的认知框架，理解当前航空发动机技术的现状与未来方向，为推动中国乃至全球航空动力的蓬勃发展贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名科幻爱好者，我常常在阅读小说时，为书中描绘的宏伟宇宙图景所着迷。而驱动这些星际飞船、探索未知世界的，总是离不开强大的推进系统。虽然小说中对这些技术细节往往一带而过，但我内心深处总有一个声音在好奇：那些在太空中轰鸣的引擎，究竟是如何实现的？《液体火箭发动机推力室设计》这个名字，瞬间点燃了我对这种好奇的渴望。我设想着，这本书或许能让我了解到，工程师们是如何在极端的温度和压力环境下，设计出能够承受如此剧烈燃烧的“心脏”。我期待它能用一种即便非专业人士也能理解的语言，去描绘推力室内部燃烧过程的复杂性，以及如何通过精确控制燃料和氧化剂的注入，来实现高效的能量转化。我尤其好奇，书中是否会涉及一些关于“推力矢量控制”的内容，毕竟在太空机动中，改变推力方向的能力是至关重要的。这本书，如果能让我对那些想象中的宇宙飞船的动力来源有更具体的认识，那就太棒了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字叫《液体火箭发动机推力室设计》，光是听这个书名，就让人联想到深邃的宇宙，以及那些燃烧着烈焰、驱动着火箭冲破地球引力的庞然大物。作为一名对航天事业充满好奇的普通读者，我一直对火箭发动机的核心——推力室——的构造和原理感到无比神秘。想象一下，在那狭小的空间里，燃料和氧化剂被注入、混合、点燃，瞬间爆发出巨大的能量，推动着航天器奔向星辰大海。这本书，似乎就是为解开这层神秘面纱而存在的。我期待它能用一种通俗易懂的方式，带领我走进这个精密而又充满力量的世界。我希望它不仅仅是理论的堆砌，更能通过生动的图解和深入浅出的讲解，让我这个门外汉也能窥见其中的门道。我好奇它会如何解释推力室的几何形状如何影响燃烧效率，材料的选择又为何如此关键，以及那些看似微不足道的细节，是如何在极端环境下保证发动机稳定工作的。这本书，或许会成为我理解航天技术最直接、最精彩的窗口。

评分☆☆☆☆☆

我是一名机械设计专业的学生，正好在学习有关推进系统的课程。当我在书店看到《液体火箭发动机推力室设计》这本书时，我的第一反应就是“这绝对是我需要的！”。从我们课堂上接触到的基础知识来看，推力室的设计涉及热力学、流体力学、材料科学以及燃烧学等多个领域，是一项极其复杂且充满挑战的工程。我特别希望能在这本书中找到关于不同类型推力室（比如烧蚀式、再生冷却式等）的详细介绍，以及它们各自的优缺点分析。另外，书中对于喷管形状的设计，如拉瓦尔喷管，是如何实现超音速流动的，以及如何通过改变喉部和出口面积来控制推力，我一直很想深入了解。我也很期待书中能有实际的设计案例或者计算公式，能够让我将理论知识与实际工程联系起来，甚至能够进行一些简单的模拟或计算。如果这本书能提供一些关于设计过程中的关键考虑因素，比如壁面热流密度计算、材料的热稳定性评估、以及可能的失效模式分析，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

我是一名航空航天领域的初级工程师，目前正在参与一项与火箭发动机相关的项目。我们团队在进行推力室的设计时，经常会遇到一些瓶颈，尤其是在优化燃烧效率和解决热防护问题上。《液体火箭发动机推力室设计》这本书的出现，无疑为我们提供了一个潜在的宝贵资源。我非常关注书中关于先进燃烧理论的应用，比如如何通过优化燃料喷注方式和燃烧室几何形状，来提高燃烧速度和稳定性，减少燃烧不稳定性带来的风险。同时，对于冷却技术，如再生冷却、吸热式冷却等，书中是否能提供详细的理论模型和工程实践经验，是我们急需了解的。此外，我希望书中能够包含一些关于材料选择和失效分析的章节，特别是在高温、高压和高腐蚀性环境下，推力室材料所面临的挑战以及相应的解决方案。如果书中能提供一些实际的设计流程或计算工具的参考，那将对我们团队的工作具有极大的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对工程美学有着独特追求的读者。在我看来，液体火箭发动机的推力室，不仅仅是一个功能性的部件，更是一件集技术精湛与力量美学于一体的艺术品。它的设计，凝结了人类智慧的结晶，是将物理定律和工程实践完美结合的典范。《液体火箭发动机推力室设计》这个书名，让我联想到那些在极简主义中蕴含着无限能量的机械装置。我期待它能展现推力室设计的“形”与“神”。“形”可能指的是那些优美的几何曲线，如同大自然中最具效率的形态；“神”则在于它内在的运行逻辑，那在狭小空间内发生的剧烈化学反应，以及能量的层层转化，最终汇聚成一股不可阻挡的力量。我希望这本书能够通过精美的插图，将推力室的内部结构、燃烧腔的形态、喷管的曲线等，以最清晰、最富美感的方式呈现出来。同时，我也希望它能以一种诗意的方式，去解读工程师们在设计过程中所面临的挑战，以及他们是如何在严谨的科学框架下，追求极致的性能和可靠性，最终创造出这样一件工程杰作。

评分☆☆☆☆☆

工作中买的，给单位买的，很实用，京东的老顾客了，相信京东的品质，赞一个！

评分☆☆☆☆☆

价格不便宜，不过送货速度确实快

评分☆☆☆☆☆

基础入门的本科用书，有点稍贵。

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对于专业知识是很好德总结

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