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1、课程设计说明书院（系）名称：宇航学院学 生 姓 名：李东来学号：12151075专 业 名 称： 飞行器动力工程（航天）指 导 教 师：张黎辉2016.1.22 课程设计任务书一、课程设计题目：设计实验用液体火箭发动机推力室二、课程设计题目的原始数据及设计技术要求推力： 500N 燃料：气氧 +75%酒精余氧系数： =0.8 燃烧室压力： 2MPa 出口压力： 0.1MPa 三、课程设计任务：1 进行热力计算、推力室结构参数计算： 确定圆柱形燃烧室直径、长度，喉部直径，喷管收敛段、扩张段长度，喷管出口直径。2 进行喷嘴设计、推力室水冷却计算。3 详细设计并绘制推力室部件总图。4 零件设计：5
2、撰写设计说明书。四、课程设计日期： 自 2015年 12 月 14 日至 2016年 1 月 22 日学生：李东来指导 教 师：张黎辉班级： 121516教研室主任：北 京 航空 航 天 大学 课 程 设计I 目录1.设计参数 . 12.推力室参数计算结果 . 13.推力室结构参数计算 . 14.推力室头部设计 . 34.1 燃料喷嘴设计 . 34.2 氧化剂喷嘴： . 35.推力室身部设计 . 45.1 推力室圆筒段冷却计算 . 45.1.1 燃气的气动参数 . 45.1.2 计算燃气与内壁面的对流换热密度 . 45.1.3 计算燃气与内壁面的辐射热流密度 . 55.1.4 计算总热流密度、
3、总热流量及冷却剂流量 . 65.1.5 确定冷却通道参数 . 65.1.6 计算内壁面和外壁面温度 . 65.2 推力室喉部冷却计算 . 75.2.1 燃气的气动参数 . 75.2.2 计算燃气与内壁面的对流换热密度 . 75.2.3 计算燃气与内壁面的辐射热流密度 . 85.2.4 计算总热流密度、总热流量及冷却剂流量 . 85.2.5 确定冷却通道参数 . 95.2.6 计算内壁面和外壁面温度 . 96.推力室强度校核 . 106.1 推力室圆筒段强度校核 . 106.2 喷管强度校核 . 107.点火器设计 . 118.螺栓强度校核 . 129.整体结构分析 . 12北 京 航空 航 天
4、 大学 课 程 设计II 9.1 头部结构 . 129.2 喷注器 . 139.3 点火器 . 139.4 推力室 . 139.6 密封结构 . 1310.感悟 . 14参考文献 . 15北 京 航 空航 天 大 学课 程 设 计1 1.设计参数推力： ?= 500?推进剂：气氧 +75%酒精余氧系数： ?= 0.8燃烧室压力： ?= 2?出口压力： ?= 1?2.推力室参数计算结果化学当量混合比?0= 1.485 ，实际混合比?= 1.188 ，地面理论比冲?= 2317.87?/ ? ，特征速度 ?= 1649.35? /s ，扩张比 ?= 3.635。燃烧室圆筒段喷管入口截面喷管喉部截面
5、喷管出口截面压强（ MPa）2 2 1.1552 0.1013 燃气温度 ?（K）3006.1628 3006.1628 2845.8860 1958.8180 ?（ kJ/(kg K) ）2.296 2.296 2.28 2.131 Pr 0.5881 0.5881 0.5967 0.7266 燃气粘度 （kg/(m s)）0.00010 0.00010 0.00010 0.00007 绝热比热比k 1.1479 1.1479 1.1478 1.2028 二氧化碳摩尔分数0.1704416 0.1704416 0.1795622 0.1856942 水蒸气摩尔分数0.5630810 0.56
6、30810 0.5756593 0.5834841 3.推力室结构参数计算取燃烧室效率 ?= 0.96；喷管效率 ?= 0.96。推力室总质量流量为： ?=?= 0.234?/ ?从而得出：推力室氧化剂质量流量： ?= ?+1= 0.127?/ ?推力室燃料质量流量： ?= ?- ?= 0.107?/ ?喷管喉部面积： ?=?= 1.930 10- 4?2北 京 航 空航 天 大 学课 程 设 计2 喉部直径 ?=4?= 15.68? ， 圆整取 ?= 16mm， 则?= 2.01 10- 4?2取燃烧室的特征长度 ? = 2.4?燃烧室容积 ?= ? ?= 4.8255 10- 4?3利用燃烧室收缩比求燃烧室直径取燃烧室收缩比为 ?= 16则燃烧室横截面积为： ?= ?= 3.21710- 3?2燃烧室直径为： ?=?= 64?设计推力室喷管双圆弧收敛段型面选择?1= 1.5?= 11.76? ，圆整取 ?1= 12?选择R2，取? = 2.5，则?2= ?= ? ?= 80?则收敛段长度为： ? 2= ?+ ? ?2-? - 1?+ ? + 12式 中 ， ? = 1.5，?= 2.5，?= 16 ， 则 计 算 得 ? 2= 61.96?。
