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1、第四章第四章液体火箭推进系统液体火箭推进系统 n n第一节第一节液体火箭发动机的特点、分类与应用液体火箭发动机的特点、分类与应用 n n第二节第二节液体火箭推进系统的发展液体火箭推进系统的发展 n n第三节第三节液体火箭发动机的工作过程液体火箭发动机的工作过程n n第四节第四节液体火箭发动机的基本组成液体火箭发动机的基本组成 n n第五节第五节液体火箭推进系统液体火箭推进系统 n n第六节第六节液体火箭推进剂液体火箭推进剂 n n第七节第七节小推力液体火箭推进系统小推力液体火箭推进系统 n n第八节第八节液体火箭推进系统典型实例液体火箭推进系统典型实例 第一节第一节液体火箭发动机的液体火箭发动
2、机的特点、分类与应用特点、分类与应用n n一、一、液体火箭发动机的特点液体火箭发动机的特点n n1 1 比冲高和推质比高比冲高和推质比高比冲高和推质比高比冲高和推质比高n n2 2 主要性能参数可控性和可调性强主要性能参数可控性和可调性强主要性能参数可控性和可调性强主要性能参数可控性和可调性强n n33工作时间长工作时间长工作时间长工作时间长 n n4 4 推力随飞行高度增加而增大推力随飞行高度增加而增大推力随飞行高度增加而增大推力随飞行高度增加而增大 n n二、二、液体火箭发动机的分类液体火箭发动机的分类 n n三、三、液体火箭发动机的应用液体火箭发动机的应用 n n1 1 运载火箭运载火箭
3、运载火箭运载火箭 n n2 2 航天飞机航天飞机航天飞机航天飞机 n n3 3 航天器航天器航天器航天器 n n4 4 战略导弹和战术导弹战略导弹和战术导弹战略导弹和战术导弹战略导弹和战术导弹 返回第二节第二节液体火箭推进系统的发展液体火箭推进系统的发展 n n一、一、发展简史发展简史 n n二、二、发展趋势发展趋势n n1 1 进一步提高液体火箭发动机的性能进一步提高液体火箭发动机的性能进一步提高液体火箭发动机的性能进一步提高液体火箭发动机的性能 n n2 2 加强对发动机和各组件工作过程的理论研究加强对发动机和各组件工作过程的理论研究加强对发动机和各组件工作过程的理论研究加强对发动机和各组
4、件工作过程的理论研究 ： 欲提高推力室及涡轮泵的效率，需加强对推力室工作欲提高推力室及涡轮泵的效率，需加强对推力室工作欲提高推力室及涡轮泵的效率，需加强对推力室工作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过程及涡轮、泵内三维流的理论研究过程及涡轮、泵内三维流的理论研究过程及涡轮、泵内三维流的理论研究 。 为提高发动机的可靠性，需加强对燃烧室燃烧不稳性为提高发动机的可靠性，需加强对燃烧室燃烧不稳性为提高发动机的可靠性，需加强对燃烧室燃烧不稳性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，特别课题的研究，加强提高推
5、进系统整体可靠性的研究，特别课题的研究，加强提高推进系统整体可靠性的研究，特别课题的研究，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。是在更长的寿命期内的可靠性研究。是在更长的寿命期内的可靠性研究。是在更长的寿命期内的可靠性研究。 n n3 3 研制新型组合发动机研制新型组合发动机研制新型组合发动机研制新型组合发动机 返回第三节第三节液体火箭发动机的工作过程液体火箭发动机的工作过程 n n一、一、推力室工作过程推力室工作过程n n1 1 燃烧室稳态燃烧过程燃烧室稳态燃烧过程燃烧室稳态燃烧过程燃烧室稳态燃烧过程 n n2 2 推力室内的能量转换推力室内的能量转换推力室内
6、的能量转换推力室内的能量转换 n n3 3 推力室燃烧准备过程推力室燃烧准备过程推力室燃烧准备过程推力室燃烧准备过程 n n4 4 着火与燃烧着火与燃烧着火与燃烧着火与燃烧 n n5 5 推力室气体流动过程推力室气体流动过程推力室气体流动过程推力室气体流动过程 n n二、二、液体火箭发动机的工作过程液体火箭发动机的工作过程n n11启动过程启动过程启动过程启动过程n n22关机关机关机关机 返回1燃烧室稳态燃烧过程燃烧室稳态燃烧过程n n(1)雾化混合雾化混合n n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在雾化混合
7、区内，推进剂雾化、蒸发，并使燃料和氧化剂的雾化及蒸在雾化混合区内，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发形成的蒸气宏观混合发形成的蒸气宏观混合发形成的蒸气宏观混合 n n(2)混合气回流区混合气回流区n n在此区内，有推进剂蒸发后形成的未燃气体，还有已燃气体。在此区内，有推进剂蒸发后形成的未燃气体，还有已燃气体。在此区内，有推进剂蒸发后形成的未燃气体，还有已燃气体。在此区内，有推进剂蒸发后形成的未燃气体，还有已燃气体。 n n(3)燃烧区燃烧区n n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
8、室实验研究表明，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，即中的位置基本不变，而且存在两种不同状态的稳态燃烧，即中的位置基本不变，而且存在两种不同状态的稳态燃烧，即中的位置基本不变，而且存在两种不同状态的稳态燃烧，即“ “缓慢缓慢缓慢缓慢” ”燃烧和燃烧和燃烧和燃烧和“ “爆震爆震爆震爆震” ”燃烧燃烧燃烧燃烧( (或称爆燃或称爆燃或称爆燃或称爆燃) )。 n n(4)燃烧产物区燃烧产物区n n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在这一区域，燃烧已基本结束，
9、只是在很小尺度范围内进行紊流混合在这一区域，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和补充燃烧。和补充燃烧。和补充燃烧。和补充燃烧。 返回2推力室内的能量转换推力室内的能量转换n n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 ：截面截面截面截面 i i喷注面：喷注面：喷注面：喷注面： 视推进剂为原始状态。视推进剂为原始状态。视推进剂为原始状态。视推进剂为原
10、始状态。 截面截面截面截面c 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燃烧室终端面：认为推进剂的化学能已转化为平衡状态下燃烧室终端面：认为推进剂的化学能已转化为平衡状态下燃烧室终端面：认为推进剂的化学能已转化为平衡状态下的热能。的热能。的热能。的热能。 截面截面截面截面t t喷管临界面：喷管临界面：喷管临界面：喷管临界面： 此截面处具有燃气流动的特征参数此截面处具有燃气流动的特征参数此截面处具有燃气流动的特征参数此截面处具有燃气流动的特征参数Ma=1Ma=1，在，在，在，在此截面前此截面前此截面前此截面前MaMa1 1，在此截面后，在此截面后，在此截面后，在此截面后MaMa1 1。
11、 截面截面截面截面e e喷管出口截面：喷管出口截面：喷管出口截面：喷管出口截面： 此截面处燃气流速达到最大值。此截面处燃气流速达到最大值。此截面处燃气流速达到最大值。此截面处燃气流速达到最大值。 返回3推力室燃烧准备过程推力室燃烧准备过程 n n(1)雾化过程雾化过程 n n 雾化作用：雾化作用：雾化作用：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燃烧室内的燃烧过程在很大程度上受液滴蒸发质量的燃烧室内的燃烧过程在很大程度上受液滴蒸发质量的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。影响。影响。影响。 雾化机理：雾化机理：雾化机理：雾化机理： 雾化是由喷嘴来实现的。雾化是
12、由喷嘴来实现的。雾化是由喷嘴来实现的。雾化是由喷嘴来实现的。 影响雾化质量的因影响雾化质量的因影响雾化质量的因影响雾化质量的因素：素：素：素： 影响雾化质量的因素较多，归纳有以下几点：影响雾化质量的因素较多，归纳有以下几点：影响雾化质量的因素较多，归纳有以下几点：影响雾化质量的因素较多，归纳有以下几点： a a 喷嘴形式及喷嘴形式及喷嘴形式及喷嘴形式及喷口尺寸。喷口尺寸。喷口尺寸。喷口尺寸。 b b 喷嘴压降。喷嘴压降。喷嘴压降。喷嘴压降。 c c 推进剂性质。推进剂性质。推进剂性质。推进剂性质。 d d 燃烧室压力和温度燃烧室压力和温度燃烧室压力和温度燃烧室压力和温度。 n n(2)蒸发过程
13、蒸发过程 n n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。的液相反应放出的热量作热源。的液相反应放出的热量作热源。的液相反应放出的热量
14、作热源。 n n(3)混合过程混合过程 n n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。全燃烧。全燃烧。全燃烧。 返回4着火与燃烧着火与燃烧 n n(1)着火着火n n由于可燃混合物由于可燃混合物由于可燃混合物由于可燃混合物( (气或液气或液气或液气或液) )自身温度提高，致使化学反应速度急剧增长自身温度提高，致使化学反应速度急剧增长自身温度提高，致使化学反应速度急剧增长自身温度提高，致使化
15、学反应速度急剧增长而引起着火称之自燃。而引起着火称之自燃。而引起着火称之自燃。而引起着火称之自燃。n n在燃烧理论中，自燃分为热自燃和链自燃。在燃烧理论中，自燃分为热自燃和链自燃。在燃烧理论中，自燃分为热自燃和链自燃。在燃烧理论中，自燃分为热自燃和链自燃。 n n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。着火理论。着火理论。着火理论。 n n(2)燃烧燃烧 n n液体火箭发动机燃烧室内不需
16、火焰稳定器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燃烧室内不需火焰稳定器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液体火箭发动机推力室内液体火箭发动机推力室内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的流动速度较低及燃气回流传热来保证实现的流动速度较低及燃气回流传热来保证实现的流动速度较低及燃气回流传热来保证实
17、现 。返回5推力室气体流动过程推力室气体流动过程 n n(1)等熵气体流动等熵气体流动n n质量守恒方程质量守恒方程质量守恒方程质量守恒方程vAvAvAvA=q=q=q=qm m m m n n能量守恒方程能量守恒方程能量守恒方程能量守恒方程v v v v2 2 2 2/ / / /2+h=h2+h=h2+h=h2+h=h0 0 0 0 n n等熵方程等熵方程等熵方程等熵方程p/p/p/p/k k k k=c(=c(=c(=c(常量常量常量常量) ) ) ) n n 状态方程状态方程状态方程状态方程p/p/p/p/=RT/M=RT/M=RT/M=RT/M n n基本关系式：基本关系式：基本关系
18、式：基本关系式：下一页 返回n n(2)气动函数气动函数 n n温度比温度比n n压比压比n n密度比密度比n n音素比音素比上一页 下一页 返回n n面积比面积比n n速度系数速度系数n n动压函数动压函数n n流量函数流量函数上一页 下一页 返回n n(3)主要参数关系式主要参数关系式上一页 下一页 返回上一页 下一页 返回上一页 下一页 返回上一页 返回1启动过程启动过程n n(1)(1)启动准备阶段启动准备阶段启动准备阶段启动准备阶段 n n在启动准备阶段要完成以下几项任务：在启动准备阶段要完成以下几项任务：在启动准备阶段要完成以下几项任务：在启动准备阶段要完成以下几项任务：n n 贮
19、箱增压或预先增压；贮箱增压或预先增压；贮箱增压或预先增压；贮箱增压或预先增压；n n 对导管和泵的内腔进行预冷对导管和泵的内腔进行预冷对导管和泵的内腔进行预冷对导管和泵的内腔进行预冷( ( ( (对低温推进剂而言对低温推进剂而言对低温推进剂而言对低温推进剂而言) ) ) )；n n 对对对对氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂和和和和燃燃燃燃料料料料启启启启动动动动阀阀阀阀门门门门后后后后面面面面的的的的导导导导管管管管、泵泵泵泵腔腔腔腔、推推推推力力力力室室室室和和和和燃燃燃燃气气气气发发发发生生生生器器器器的的的的内内内内腔腔腔腔用用用用惰性气体惰性气体惰性气体惰性气体( ( ( (氮或氦气氮或氦气氮
20、或氦气氮或氦气) ) ) )进行吹除。进行吹除。进行吹除。进行吹除。n n(2)(2)涡轮泵启动阶段涡轮泵启动阶段涡轮泵启动阶段涡轮泵启动阶段n n涡轮泵启动阶段通常有以下几项工作：涡轮泵启动阶段通常有以下几项工作：涡轮泵启动阶段通常有以下几项工作：涡轮泵启动阶段通常有以下几项工作：n n 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。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。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。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。n n 火药启动器点火或高压气瓶阀打开使涡轮泵工作。火药启动器点火或
21、高压气瓶阀打开使涡轮泵工作。火药启动器点火或高压气瓶阀打开使涡轮泵工作。火药启动器点火或高压气瓶阀打开使涡轮泵工作。n n 燃气发生器开始工作。燃气发生器开始工作。燃气发生器开始工作。燃气发生器开始工作。n n 打开推力室氧化剂和燃料供应管路上的主阀门打开推力室氧化剂和燃料供应管路上的主阀门打开推力室氧化剂和燃料供应管路上的主阀门打开推力室氧化剂和燃料供应管路上的主阀门 下一页 返回n n(3)推力室工作阶段推力室工作阶段n n推力室工作阶段有以下几项内容：推力室工作阶段有以下几项内容：推力室工作阶段有以下几项内容：推力室工作阶段有以下几项内容：n n 推推推推进进进进剂剂剂剂组组组组元元元元
22、充充充充填填填填主主主主阀阀阀阀门门门门后后后后面面面面的的的的导导导导管管管管和和和和推推推推力力力力室室室室头头头头部部部部( ( ( (喷喷喷喷注注注注器器器器) ) ) )前前前前的的的的内内内内腔，按指令经喷注器喷嘴两组元进入燃烧室雾化、混合。腔，按指令经喷注器喷嘴两组元进入燃烧室雾化、混合。腔，按指令经喷注器喷嘴两组元进入燃烧室雾化、混合。腔，按指令经喷注器喷嘴两组元进入燃烧室雾化、混合。n n 点点点点火火火火： 由由由由程程程程序序序序控控控控制制制制，点点点点火火火火器器器器工工工工作作作作点点点点燃燃燃燃混混混混气气气气，两两两两组组组组元元元元开开开开始始始始燃燃燃燃烧烧
23、烧烧。火火火火焰焰焰焰沿沿沿沿推推推推力力力力室室室室向向向向后后后后传传传传播播播播，燃燃燃燃烧烧烧烧产产产产物物物物从从从从喷喷喷喷管管管管口口口口排排排排出出出出。燃燃燃燃烧烧烧烧室室室室开开开开始始始始建建建建立立立立压压压压强强强强，发发发发动动动动机机机机依依依依次次次次由由由由初初初初始始始始工工工工况况况况进进进进入入入入主主主主级级级级工工工工况况况况，不不不不过过过过转转转转入入入入主主主主级级级级工工工工况况况况所所所所需需需需时时时时间间间间很很很很短。短。短。短。上一页 下一页 返回2关机关机n n(1)关机过程的特征参数关机过程的特征参数 n n 后效冲量：后效冲量
24、：后效冲量：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从发出关机指令开始，到推力下降至零这段时间内产从发出关机指令开始，到推力下降至零这段时间内产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。生的推力冲量，称为推力后效冲量，简称后效冲量。生的推力冲量，称为推力后效冲量，简称后效冲量。生的推力冲量，称为推力后效冲量，简称后效冲量。 n n 后效冲量偏差：后效冲量偏差：后效冲量偏差：后效冲量偏差： 它是由于发动机工作条件不同而引起的。它是由于发动机工作条件不同而引起的。它是由于发动机工作条件不同而引起的。它是由于发动机工作条件不同而引起
25、的。 n n 关机减速性：关机减速性：关机减速性：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是指关机指令发出到推力室燃烧停止且燃气完全排是指关机指令发出到推力室燃烧停止且燃气完全排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。空的时间。空的时间。空的时间。 n n 关机水击现象：关机水击现象：关机水击现象：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关机时，阀门的突然关闭会引起其上游管路内液关机时，阀门的突然关闭会引起其上游管路内液关机时，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。体的压力增加，此现象称关机水击。体的压力增加，此现象
26、称关机水击。体的压力增加，此现象称关机水击。 下一页上一页返回n n(2)关机过程的主要任务关机过程的主要任务 n n 关机初始阶段：关机初始阶段：关机初始阶段：关机初始阶段： 它包括以下几项工作：它包括以下几项工作：它包括以下几项工作：它包括以下几项工作： a a 转入低工况工作转入低工况工作转入低工况工作转入低工况工作关机工况；关机工况；关机工况；关机工况； b b 停止供应系统工作，关闭燃气发生器双组元断流阀门，停止供应系统工作，关闭燃气发生器双组元断流阀门，停止供应系统工作，关闭燃气发生器双组元断流阀门，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
27、止工作；推进剂终止进入燃气发生器，涡轮泵停止工作；推进剂终止进入燃气发生器，涡轮泵停止工作；推进剂终止进入燃气发生器，涡轮泵停止工作； c c 停止贮箱增压；停止贮箱增压；停止贮箱增压；停止贮箱增压； d 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；后切断氧化剂和燃料供应；后切断氧化剂和燃料供应；后切断氧化剂和燃料供应； e e 关闭泵前泵，把涡轮泵腔内的推进剂关闭泵前泵，把涡轮泵腔内的推
28、进剂关闭泵前泵，把涡轮泵腔内的推进剂关闭泵前泵，把涡轮泵腔内的推进剂吹除干净。吹除干净。吹除干净。吹除干净。 n n 关机结束阶段：关机结束阶段：关机结束阶段：关机结束阶段： 用惰性气体吹除断流阀门后内腔道，在吹除压力用惰性气体吹除断流阀门后内腔道，在吹除压力用惰性气体吹除断流阀门后内腔道，在吹除压力用惰性气体吹除断流阀门后内腔道，在吹除压力作用下，将主导管和推力室内腔的推进剂挤入燃烧室，直到燃烧完，作用下，将主导管和推力室内腔的推进剂挤入燃烧室，直到燃烧完，作用下，将主导管和推力室内腔的推进剂挤入燃烧室，直到燃烧完，作用下，将主导管和推力室内腔的推进剂挤入燃烧室，直到燃烧完，然后将燃烧产物从
29、推力室中完全吹除掉。然后将燃烧产物从推力室中完全吹除掉。然后将燃烧产物从推力室中完全吹除掉。然后将燃烧产物从推力室中完全吹除掉。 上一页 返回第四节第四节液体火箭发动机的基本组成液体火箭发动机的基本组成 n n一、一、推力室推力室 n n二、二、涡轮泵涡轮泵 n n三、三、燃气发生器燃气发生器 n n四、四、阀门与调节器阀门与调节器 返回一、一、推力室推力室n n推力室是产生推力的核心结构部件。它由喷注器、燃烧室和喷管组成推力室是产生推力的核心结构部件。它由喷注器、燃烧室和喷管组成推力室是产生推力的核心结构部件。它由喷注器、燃烧室和喷管组成推力室是产生推力的核心结构部件。它由喷注器、燃烧室和喷
30、管组成n n推力室是推进剂在其内燃烧并完成能量转换产生推力的场所。推力室是推进剂在其内燃烧并完成能量转换产生推力的场所。推力室是推进剂在其内燃烧并完成能量转换产生推力的场所。推力室是推进剂在其内燃烧并完成能量转换产生推力的场所。n n典型推力室结构示意图典型推力室结构示意图典型推力室结构示意图典型推力室结构示意图 （如下）：（如下）：（如下）：（如下）：1 1头部；头部；头部；头部；2 2身部；身部；身部；身部；3 3集液器集液器集液器集液器 下一页上一页返回二、二、涡轮泵涡轮泵n n1涡轮泵的功能与特点涡轮泵的功能与特点 n n涡轮泵的特点是该输送系统所需要的泵进口压力较低，显然相应的贮涡轮
31、泵的特点是该输送系统所需要的泵进口压力较低，显然相应的贮涡轮泵的特点是该输送系统所需要的泵进口压力较低，显然相应的贮涡轮泵的特点是该输送系统所需要的泵进口压力较低，显然相应的贮箱增压要求也低，而推力室进口处推进剂所需的高压由泵提供，从而箱增压要求也低，而推力室进口处推进剂所需的高压由泵提供，从而箱增压要求也低，而推力室进口处推进剂所需的高压由泵提供，从而箱增压要求也低，而推力室进口处推进剂所需的高压由泵提供，从而可以减轻贮箱的结构质量。可以减轻贮箱的结构质量。可以减轻贮箱的结构质量。可以减轻贮箱的结构质量。 n n2涡轮泵的分类与组成涡轮泵的分类与组成 n n(1)(1)推进剂泵推进剂泵推进剂
32、泵推进剂泵 推推推推进进进进剂剂剂剂泵泵泵泵的的的的作作作作用用用用是是是是提提提提高高高高推推推推进进进进剂剂剂剂流流流流体体体体的的的的压压压压强强强强。液液液液体体体体火火火火箭箭箭箭发发发发动动动动机机机机推推推推进进进进剂剂剂剂泵泵泵泵包包包包括括括括氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂泵泵泵泵和和和和燃燃燃燃料料料料泵泵泵泵。仅仅仅仅就就就就泵泵泵泵的的的的结结结结构构构构本本本本质质质质，其其其其类类类类型型型型有有有有容容容容积积积积式式式式、叶叶叶叶片片片片式和射流式三种泵。式和射流式三种泵。式和射流式三种泵。式和射流式三种泵。n n(2)(2)涡轮涡轮涡轮涡轮 n n 涡轮的特点与分类
33、涡轮的特点与分类涡轮的特点与分类涡轮的特点与分类 涡轮的性能参数涡轮的性能参数涡轮的性能参数涡轮的性能参数 下一页上一页返回三、三、燃气发生器燃气发生器 n n1基本组成基本组成 n n燃气发生器是产生高温燃气的装置。它的结构类似液体火箭发动机的燃气发生器是产生高温燃气的装置。它的结构类似液体火箭发动机的燃气发生器是产生高温燃气的装置。它的结构类似液体火箭发动机的燃气发生器是产生高温燃气的装置。它的结构类似液体火箭发动机的推力室，是由喷注器、燃烧室和喷管组成。燃气发生器有单组元和双推力室，是由喷注器、燃烧室和喷管组成。燃气发生器有单组元和双推力室，是由喷注器、燃烧室和喷管组成。燃气发生器有单组
34、元和双推力室，是由喷注器、燃烧室和喷管组成。燃气发生器有单组元和双组元两种类型。组元两种类型。组元两种类型。组元两种类型。 n n 喷注器：喷注器：喷注器：喷注器： 燃气发生器的喷注器分直流式和离心式两种。燃气发生器的喷注器分直流式和离心式两种。燃气发生器的喷注器分直流式和离心式两种。燃气发生器的喷注器分直流式和离心式两种。n n 燃烧室：燃烧室：燃烧室：燃烧室： 燃器发生器的燃烧室具有冷却系统，采用再生冷却或辐燃器发生器的燃烧室具有冷却系统，采用再生冷却或辐燃器发生器的燃烧室具有冷却系统，采用再生冷却或辐燃器发生器的燃烧室具有冷却系统，采用再生冷却或辐射冷却。射冷却。射冷却。射冷却。 n n
35、 喷管：喷管：喷管：喷管： 燃气发生器的喷管只有收敛段，这是与发动机推力室的喷燃气发生器的喷管只有收敛段，这是与发动机推力室的喷燃气发生器的喷管只有收敛段，这是与发动机推力室的喷燃气发生器的喷管只有收敛段，这是与发动机推力室的喷管区别之处。管区别之处。管区别之处。管区别之处。 下一页上一页返回n n2工作原理工作原理n n n n双双双双组组组组元元元元推推推推进进进进剂剂剂剂燃燃燃燃气气气气发发发发生生生生器器器器工工工工作作作作时时时时，通通通通常常常常由由由由泵泵泵泵后后后后推推推推进进进进剂剂剂剂主主主主管管管管路路路路中中中中引引引引出出出出少少少少量量量量氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂和
36、和和和燃燃燃燃料料料料，送送送送入入入入燃燃燃燃气气气气发发发发生生生生器器器器中中中中混混混混合合合合燃燃燃燃烧烧烧烧，产产产产生生生生具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的温温温温度度度度和和和和压压压压强强强强的的的的燃燃燃燃气气气气进进进进入入入入涡涡涡涡轮轮轮轮，驱驱驱驱动动动动涡涡涡涡轮轮轮轮运运运运转转转转，从从从从而而而而接接接接替替替替火火火火药药药药启启启启动动动动器器器器初初初初始始始始启启启启动涡轮的工作，使涡轮转入正常工作阶段。动涡轮的工作，使涡轮转入正常工作阶段。动涡轮的工作，使涡轮转入正常工作阶段。动涡轮的工作，使涡轮转入正常工作阶段。n n燃器发生器结构：燃器
37、发生器结构：燃器发生器结构：燃器发生器结构：上一页下一页 返回四、四、阀门与调节器阀门与调节器 n n(一一)阀门阀门 n n1 1 阀门的分类阀门的分类阀门的分类阀门的分类 ：n n按按按按用用用用途途途途功功功功能能能能分分分分类类类类有有有有启启启启动动动动阀阀阀阀门门门门、主主主主阀阀阀阀门门门门、单单单单向向向向阀阀阀阀门门门门、加加加加注注注注阀阀阀阀门门门门、卸卸卸卸压压压压阀阀阀阀门以及安溢阀门、清洗阀门、调节阀门及隔离阀门等。门以及安溢阀门、清洗阀门、调节阀门及隔离阀门等。门以及安溢阀门、清洗阀门、调节阀门及隔离阀门等。门以及安溢阀门、清洗阀门、调节阀门及隔离阀门等。n n按
38、工作次数分类有一次工作阀门和多次工作阀门两类。按工作次数分类有一次工作阀门和多次工作阀门两类。按工作次数分类有一次工作阀门和多次工作阀门两类。按工作次数分类有一次工作阀门和多次工作阀门两类。 n n按操纵能源分类可分为气动阀门、液压阀门、电动阀门、电磁阀门及按操纵能源分类可分为气动阀门、液压阀门、电动阀门、电磁阀门及按操纵能源分类可分为气动阀门、液压阀门、电动阀门、电磁阀门及按操纵能源分类可分为气动阀门、液压阀门、电动阀门、电磁阀门及电爆阀门等。电爆阀门等。电爆阀门等。电爆阀门等。 n n按阀芯结构形式分类可分为菌阀、球阀、蝶阀、闸阀、膜片阀及切刀按阀芯结构形式分类可分为菌阀、球阀、蝶阀、闸阀
39、、膜片阀及切刀按阀芯结构形式分类可分为菌阀、球阀、蝶阀、闸阀、膜片阀及切刀按阀芯结构形式分类可分为菌阀、球阀、蝶阀、闸阀、膜片阀及切刀阀等。阀等。阀等。阀等。 n n按按按按阀阀阀阀门门门门常常常常处处处处状状状状态态态态分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为常常常常开开开开式式式式和和和和常常常常闭闭闭闭式式式式，在在在在无无无无控控控控制制制制力力力力作作作作用用用用时时时时，由由由由弹簧力作用或保持关闭弹簧力作用或保持关闭弹簧力作用或保持关闭弹簧力作用或保持关闭或保持开启状态。或保持开启状态。或保持开启状态。或保持开启状态。 下一页上一页返回n n2 2 典型阀门的工作原理与要求典型阀
40、门的工作原理与要求典型阀门的工作原理与要求典型阀门的工作原理与要求 n n液液液液体体体体火火火火箭箭箭箭发发发发动动动动机机机机对对对对不不不不同同同同功功功功能能能能的的的的阀阀阀阀门门门门有有有有不不不不同同同同的的的的性性性性能能能能要要要要求求求求。但但但但是是是是在在在在最最最最基基基基本本本本的的的的要要要要求求求求上上上上是是是是相相相相同同同同的的的的，如如如如要要要要求求求求阀阀阀阀门门门门严严严严格格格格按按按按预预预预定定定定程程程程序序序序自自自自动动动动工工工工作作作作、动动动动作作作作响响响响应应应应快快快快且且且且动动动动作作作作准准准准确确确确到到到到位位位位
41、、能能能能适适适适应应应应发发发发动动动动机机机机的的的的各各各各种种种种苛苛苛苛刻刻刻刻的的的的工工工工作作作作环环环环境境境境与与与与工工工工作作作作条条条条件件件件等等等等n n举例说明举例说明举例说明举例说明 ： (1)(1)隔离阀隔离阀隔离阀隔离阀 (2)(2)断流阀断流阀断流阀断流阀 (3)(3)电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀 (4)(4)电爆阀电爆阀电爆阀电爆阀 上一页 下一页 返回n n(二二)调节器调节器 n n根根根根据据据据调调调调节节节节参参参参数数数数不不不不同同同同，调调调调节节节节器器器器分分分分为为为为压压压压力力力力调调调调节节节节器器器器和和和和流流流流量量量量调
42、调调调节节节节器器器器；按按按按工工工工作作作作流流流流体体体体不同又可分为气体减压器和液体调节器。不同又可分为气体减压器和液体调节器。不同又可分为气体减压器和液体调节器。不同又可分为气体减压器和液体调节器。n n1 1 气体减压器气体减压器气体减压器气体减压器 n n(1)(1)气体减压器的作用与分类气体减压器的作用与分类气体减压器的作用与分类气体减压器的作用与分类 n n 气体减压器的作用：气体减压器的作用：气体减压器的作用：气体减压器的作用： 概括说起来是一减压，二稳压，具体是：概括说起来是一减压，二稳压，具体是：概括说起来是一减压，二稳压，具体是：概括说起来是一减压，二稳压，具体是：
43、a a a a 将将将将高高高高压压压压气气气气瓶瓶瓶瓶压压压压力力力力降降降降到到到到某某某某一一一一定定定定值值值值，以以以以利利利利于于于于挤挤挤挤压压压压供供供供应应应应系系系系统统统统挤挤挤挤压压压压发发发发动动动动机机机机需需需需用用用用的的的的推推推推进进进进剂剂剂剂，也也也也就就就就是是是是说说说说减减减减压压压压器器器器出出出出口口口口的的的的压压压压力力力力应应应应满满满满足足足足规规规规定定定定要要要要求求求求，出出出出口口口口压压压压力力力力精精精精度度度度高高高高，而而而而且且且且动动动动态态态态特特特特性性性性好好好好。b b b b 如如如如果果果果减减减减压压压
44、压器器器器出出出出口口口口压压压压力力力力是是是是用用用用来来来来操操操操纵纵纵纵各各各各种种种种阀阀阀阀门门门门，则则则则要要要要求求求求减减减减压压压压器器器器瞬瞬瞬瞬间间间间流流流流量量量量大大大大，响响响响应应应应速速速速度度度度快快快快。c c 如如如如果果果果用用用用于于于于发发发发动动动动机机机机吹吹吹吹除系统，其出口压力很低，要求流量大但精度不高。除系统，其出口压力很低，要求流量大但精度不高。除系统，其出口压力很低，要求流量大但精度不高。除系统，其出口压力很低，要求流量大但精度不高。 气气气气体体体体减减减减压压压压器器器器的的的的分分分分类类类类： 按按按按工工工工作作作作原
45、原原原理理理理分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为直直直直接接接接作作作作用用用用式式式式和和和和先先先先导导导导式式式式，而而而而直直直直接接接接作作作作用用用用式式式式又又又又分分分分为为为为正正正正向向向向式式式式和和和和反反反反向向向向式式式式；按按按按卸卸卸卸荷荷荷荷情情情情况况况况分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为卸卸卸卸荷荷荷荷式式式式和和和和非非非非卸卸卸卸荷荷荷荷式式式式；按按按按加加加加载载载载方方方方式式式式分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为重重重重力力力力式式式式、弹弹弹弹簧簧簧簧力力力力式式式式和和和和气气气气压压压压加加加加载载载载式式式式；按按按按
46、敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为膜膜膜膜片片片片式式式式、柱柱柱柱塞塞塞塞式式式式、波波波波纹纹纹纹管管管管式式式式等等等等；按按按按精精精精度度度度分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为一般精度、中等精度和高精度三种。一般精度、中等精度和高精度三种。一般精度、中等精度和高精度三种。一般精度、中等精度和高精度三种。 上一页下一页 返回n n(2)(2)气体减压器的基本组成气体减压器的基本组成气体减压器的基本组成气体减压器的基本组成 气气气气体体体体减减减减压压压压器器器器主主主主要要要要由由由由敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件、节节节节流流流流组组组组
47、件件件件、基基基基准准准准载载载载荷荷荷荷元元元元件件件件、卸卸卸卸荷荷荷荷元元元元件件件件、过滤元件及安全装置等组成。过滤元件及安全装置等组成。过滤元件及安全装置等组成。过滤元件及安全装置等组成。n n(3)(3)气体减压器的工作原理及典型结构气体减压器的工作原理及典型结构气体减压器的工作原理及典型结构气体减压器的工作原理及典型结构 气体减压器的稳压原理在于力的平衡作用。气体减压器的稳压原理在于力的平衡作用。气体减压器的稳压原理在于力的平衡作用。气体减压器的稳压原理在于力的平衡作用。 典典典典型型型型的的的的气气气气体体体体减减减减压压压压器器器器结结结结构构构构有有有有正正正正向向向向膜膜
48、膜膜片片片片式式式式减减减减压压压压器器器器、反反反反向向向向卸卸卸卸荷荷荷荷式式式式减减减减压压压压器器器器、反反反反向波纹管式减压器、正向柱塞式减压器等。向波纹管式减压器、正向柱塞式减压器等。向波纹管式减压器、正向柱塞式减压器等。向波纹管式减压器、正向柱塞式减压器等。上一页 下一页返回n n2 2 液体调节器液体调节器液体调节器液体调节器n n (1)(1)推力的调节推力的调节推力的调节推力的调节 n n在实际工程上有几种方法可实现推力的调节：在实际工程上有几种方法可实现推力的调节：在实际工程上有几种方法可实现推力的调节：在实际工程上有几种方法可实现推力的调节： 用调节液体燃气发生用调节液
49、体燃气发生用调节液体燃气发生用调节液体燃气发生器组元流量的方法调节推力。器组元流量的方法调节推力。器组元流量的方法调节推力。器组元流量的方法调节推力。 用调节燃气发生器组元混合比的方用调节燃气发生器组元混合比的方用调节燃气发生器组元混合比的方用调节燃气发生器组元混合比的方法调节推力。法调节推力。法调节推力。法调节推力。 用调节推力室入口组元供应压力的方法调节推力。用调节推力室入口组元供应压力的方法调节推力。用调节推力室入口组元供应压力的方法调节推力。用调节推力室入口组元供应压力的方法调节推力。 用调节推力室组元流量的方法调节推力。用调节推力室组元流量的方法调节推力。用调节推力室组元流量的方法调
50、节推力。用调节推力室组元流量的方法调节推力。 n n (2)(2)混合比的调节混合比的调节混合比的调节混合比的调节 n n混混混混合合合合比比比比的的的的调调调调节节节节要要要要达达达达到到到到两两两两个个个个目目目目的的的的：一一一一是是是是为为为为了了了了将将将将推推推推力力力力室室室室组组组组元元元元混混混混合合合合比比比比保保保保持持持持在在在在一一一一定定定定范范范范围围围围内内内内，以以以以利利利利于于于于得得得得 到到到到高高高高的的的的能能能能量量量量特特特特性性性性、可可可可靠靠靠靠的的的的冷冷冷冷却却却却及及及及稳稳稳稳定定定定的的的的工工工工作作作作状状状状态态态态；二二
51、二二是是是是发发发发动动动动机机机机工工工工作作作作结结结结束束束束时时时时，能能能能保保保保证证证证贮贮贮贮箱箱箱箱内内内内的的的的氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂与与与与燃燃燃燃料料料料同同同同时时时时耗耗耗耗尽，或将贮箱内的剩余组元减到最少的程度。尽，或将贮箱内的剩余组元减到最少的程度。尽，或将贮箱内的剩余组元减到最少的程度。尽，或将贮箱内的剩余组元减到最少的程度。 上一页下一页 返回n n (3)(3)推力调节器推力调节器推力调节器推力调节器 n n压力稳定器的工作原理是：压力稳定器的工作原理是：压力稳定器的工作原理是：压力稳定器的工作原理是： 当参考压力当参考压力当参考压力当参考压力p pC
52、 C ( (燃烧室压力燃烧室压力燃烧室压力燃烧室压力) )增高时，压力增高时，压力增高时，压力增高时，压力稳压器原有的液体压力、参考压力及基准压力这三者的平衡关系被破稳压器原有的液体压力、参考压力及基准压力这三者的平衡关系被破稳压器原有的液体压力、参考压力及基准压力这三者的平衡关系被破稳压器原有的液体压力、参考压力及基准压力这三者的平衡关系被破坏，于是柱塞、顶杆向右移动，而阀芯也随之右移，造成阀芯与阀座坏，于是柱塞、顶杆向右移动，而阀芯也随之右移，造成阀芯与阀座坏，于是柱塞、顶杆向右移动，而阀芯也随之右移，造成阀芯与阀座坏，于是柱塞、顶杆向右移动，而阀芯也随之右移，造成阀芯与阀座之间的节流缝隙
53、减小，于是通过压力稳定器流出的氧化剂流量和压力之间的节流缝隙减小，于是通过压力稳定器流出的氧化剂流量和压力之间的节流缝隙减小，于是通过压力稳定器流出的氧化剂流量和压力之间的节流缝隙减小，于是通过压力稳定器流出的氧化剂流量和压力也随之减小，此时压力稳定器在新的平衡位置上稳定工作；当燃烧室也随之减小，此时压力稳定器在新的平衡位置上稳定工作；当燃烧室也随之减小，此时压力稳定器在新的平衡位置上稳定工作；当燃烧室也随之减小，此时压力稳定器在新的平衡位置上稳定工作；当燃烧室压力压力压力压力p pC C减小时，情况与上述过程相反，同样压力稳定器会在新的平衡减小时，情况与上述过程相反，同样压力稳定器会在新的平
54、衡减小时，情况与上述过程相反，同样压力稳定器会在新的平衡减小时，情况与上述过程相反，同样压力稳定器会在新的平衡位置上稳定工作。位置上稳定工作。位置上稳定工作。位置上稳定工作。 n n(4)(4)混合比调节器混合比调节器混合比调节器混合比调节器n n一种直接作用式混合比调节器一种直接作用式混合比调节器一种直接作用式混合比调节器一种直接作用式混合比调节器, ,还有一种先导式混合比调节器，它由主还有一种先导式混合比调节器，它由主还有一种先导式混合比调节器，它由主还有一种先导式混合比调节器，它由主阀和导阀两部分组成。阀和导阀两部分组成。阀和导阀两部分组成。阀和导阀两部分组成。 n n(5)(5)变推力
55、调节器变推力调节器变推力调节器变推力调节器 n n 推进剂利用调节阀。推进剂利用调节阀。推进剂利用调节阀。推进剂利用调节阀。 可调气蚀管。可调气蚀管。可调气蚀管。可调气蚀管。 上一页 返回第五节第五节液体火箭推进系统液体火箭推进系统 n n一、一、推进剂供应系统推进剂供应系统 n n二、二、吹除与预冷系统吹除与预冷系统 n n三、三、推进剂贮箱增压系统推进剂贮箱增压系统 n n四、四、推进剂利用系统推进剂利用系统 n n五、五、控制力及控制力矩系统控制力及控制力矩系统 n n六、六、导管与发动机机架导管与发动机机架 下一页 返回一、一、推进剂供应系统推进剂供应系统n n1挤压式供应系统挤压式供
56、应系统 n n挤挤挤挤压压压压式式式式是是是是利利利利用用用用高高高高压压压压气气气气体体体体( (或或或或液液液液体体体体) )对对对对推推推推进进进进剂剂剂剂贮贮贮贮箱箱箱箱进进进进行行行行挤挤挤挤压压压压，使使使使推推推推进进进进剂剂剂剂组组组组元进入推力室。它又可元进入推力室。它又可元进入推力室。它又可元进入推力室。它又可 分为冷气挤压和热气挤压等类型分为冷气挤压和热气挤压等类型分为冷气挤压和热气挤压等类型分为冷气挤压和热气挤压等类型. .n n2泵压式供应系统泵压式供应系统 n n泵泵泵泵压压压压式式式式供供供供应应应应系系系系统统统统是是是是液液液液体体体体火火火火箭箭箭箭发发发发
57、动动动动机机机机广广广广泛泛泛泛采采采采用用用用的的的的供供供供应应应应系系系系统统统统，从从从从贮贮贮贮箱箱箱箱出出出出来来来来的推进剂经过泵增压后输送到推力室。的推进剂经过泵增压后输送到推力室。的推进剂经过泵增压后输送到推力室。的推进剂经过泵增压后输送到推力室。n n(1)(1)燃气发生器循环系统燃气发生器循环系统燃气发生器循环系统燃气发生器循环系统 n n(2)(2)抽气循环系统抽气循环系统抽气循环系统抽气循环系统 n n(3)(3)膨胀后燃烧循环系统膨胀后燃烧循环系统膨胀后燃烧循环系统膨胀后燃烧循环系统 n n(4)(4)分级燃烧循环系统分级燃烧循环系统分级燃烧循环系统分级燃烧循环系统
58、( (又称补燃式循环系统又称补燃式循环系统又称补燃式循环系统又称补燃式循环系统) ) 上一页 下一页 返回二、二、吹除与预冷系统吹除与预冷系统n n1吹除系统吹除系统 n n由于液氧由于液氧由于液氧由于液氧/ /液氢推进剂都是低温推进剂，尤其是液氢，其沸点仅为液氢推进剂都是低温推进剂，尤其是液氢，其沸点仅为液氢推进剂都是低温推进剂，尤其是液氢，其沸点仅为液氢推进剂都是低温推进剂，尤其是液氢，其沸点仅为20K20K左右。在加注前，如果贮箱、发动机管路和腔道内有空气存在，液氢左右。在加注前，如果贮箱、发动机管路和腔道内有空气存在，液氢左右。在加注前，如果贮箱、发动机管路和腔道内有空气存在，液氢左右
59、。在加注前，如果贮箱、发动机管路和腔道内有空气存在，液氢就可能与空气中的氧发生化学反应，很可能引起爆炸；另外由于低温就可能与空气中的氧发生化学反应，很可能引起爆炸；另外由于低温就可能与空气中的氧发生化学反应，很可能引起爆炸；另外由于低温就可能与空气中的氧发生化学反应，很可能引起爆炸；另外由于低温的氢很可能使空气中的氧与水蒸气冻结，水蒸气结冰后导致阀门及其的氢很可能使空气中的氧与水蒸气冻结，水蒸气结冰后导致阀门及其的氢很可能使空气中的氧与水蒸气冻结，水蒸气结冰后导致阀门及其的氢很可能使空气中的氧与水蒸气冻结，水蒸气结冰后导致阀门及其他组件动作失灵及孔道堵塞等事故。他组件动作失灵及孔道堵塞等事故。
60、他组件动作失灵及孔道堵塞等事故。他组件动作失灵及孔道堵塞等事故。 n n2预冷系统预冷系统 n n预冷的目的是将推进剂供应系统管路、腔道等组件的温度降到液氢、预冷的目的是将推进剂供应系统管路、腔道等组件的温度降到液氢、预冷的目的是将推进剂供应系统管路、腔道等组件的温度降到液氢、预冷的目的是将推进剂供应系统管路、腔道等组件的温度降到液氢、液氧的温度，以防止低温推进剂流入发动机供应系统管路和腔道时受液氧的温度，以防止低温推进剂流入发动机供应系统管路和腔道时受液氧的温度，以防止低温推进剂流入发动机供应系统管路和腔道时受液氧的温度，以防止低温推进剂流入发动机供应系统管路和腔道时受热而发生汽化，避免推进
61、剂气相和液相两相流入泵和推力室内，发生热而发生汽化，避免推进剂气相和液相两相流入泵和推力室内，发生热而发生汽化，避免推进剂气相和液相两相流入泵和推力室内，发生热而发生汽化，避免推进剂气相和液相两相流入泵和推力室内，发生泵失速、推进剂流量和压力波动、启动延缓及推力室富氧而烧蚀等不泵失速、推进剂流量和压力波动、启动延缓及推力室富氧而烧蚀等不泵失速、推进剂流量和压力波动、启动延缓及推力室富氧而烧蚀等不泵失速、推进剂流量和压力波动、启动延缓及推力室富氧而烧蚀等不良后果。良后果。良后果。良后果。 上一页 下一页 返回n n预冷方式分为自燃对流式和循环回流式预冷方式分为自燃对流式和循环回流式预冷方式分为自
62、燃对流式和循环回流式预冷方式分为自燃对流式和循环回流式 : :n n(1)(1)自燃对流式预冷自燃对流式预冷自燃对流式预冷自燃对流式预冷 n n这种预冷是将低温推进剂以一定的流量从推进剂贮箱流经供应系统管这种预冷是将低温推进剂以一定的流量从推进剂贮箱流经供应系统管这种预冷是将低温推进剂以一定的流量从推进剂贮箱流经供应系统管这种预冷是将低温推进剂以一定的流量从推进剂贮箱流经供应系统管路和泵腔等，直到主、副系统的主、副阀前，通过泄出口排出，使发路和泵腔等，直到主、副系统的主、副阀前，通过泄出口排出，使发路和泵腔等，直到主、副系统的主、副阀前，通过泄出口排出，使发路和泵腔等，直到主、副系统的主、副阀
63、前，通过泄出口排出，使发动机系统得到预冷。动机系统得到预冷。动机系统得到预冷。动机系统得到预冷。 n n(2)(2)循环回流式预冷循环回流式预冷循环回流式预冷循环回流式预冷 n n这这这这种种种种预预预预冷冷冷冷是是是是在在在在液液液液氧氧氧氧/ /液液液液氢氢氢氢发发发发动动动动机机机机的的的的入入入入口口口口与与与与推推推推进进进进剂剂剂剂贮贮贮贮箱箱箱箱之之之之间间间间增增增增设设设设回回回回流流流流泵泵泵泵，在在在在发发发发动动动动机机机机启启启启动动动动前前前前，用用用用回回回回流流流流泵泵泵泵将将将将贮贮贮贮箱箱箱箱内内内内的的的的推推推推进进进进剂剂剂剂按按按按一一一一定定定定流
64、流流流量量量量输输输输出出出出，对对对对发发发发动机管路和涡轮泵等进行预冷，然后又流回贮箱动机管路和涡轮泵等进行预冷，然后又流回贮箱动机管路和涡轮泵等进行预冷，然后又流回贮箱动机管路和涡轮泵等进行预冷，然后又流回贮箱. . 上一页 下一页 返回三、三、推进剂贮箱增压系统推进剂贮箱增压系统 n n1气瓶增压系统气瓶增压系统n n其系统组成与工作过程简述如下：其系统组成与工作过程简述如下：其系统组成与工作过程简述如下：其系统组成与工作过程简述如下： n n气气气气瓶瓶瓶瓶贮贮贮贮气气气气增增增增压压压压系系系系统统统统基基基基本本本本组组组组成成成成是是是是气气气气瓶瓶瓶瓶、减减减减压压压压器器器
65、器、电电电电磁磁磁磁阀阀阀阀或或或或电电电电爆爆爆爆阀阀阀阀、单单单单向向向向阀和加温器等。阀和加温器等。阀和加温器等。阀和加温器等。n n气瓶贮气增压系统是利用贮存在高压气瓶中的冷态高压气体为贮箱中气瓶贮气增压系统是利用贮存在高压气瓶中的冷态高压气体为贮箱中气瓶贮气增压系统是利用贮存在高压气瓶中的冷态高压气体为贮箱中气瓶贮气增压系统是利用贮存在高压气瓶中的冷态高压气体为贮箱中的推进剂增压的一种增压系统。的推进剂增压的一种增压系统。的推进剂增压的一种增压系统。的推进剂增压的一种增压系统。n n2推进剂汽化增压系统推进剂汽化增压系统n n推进剂汽化增压是利用火箭自身携带的液体推进剂，经换热器汽化
66、后推进剂汽化增压是利用火箭自身携带的液体推进剂，经换热器汽化后推进剂汽化增压是利用火箭自身携带的液体推进剂，经换热器汽化后推进剂汽化增压是利用火箭自身携带的液体推进剂，经换热器汽化后变为蒸气，用来增压推变为蒸气，用来增压推变为蒸气，用来增压推变为蒸气，用来增压推 进剂贮箱。进剂贮箱。进剂贮箱。进剂贮箱。如以氧化剂贮箱增压系统为例，如以氧化剂贮箱增压系统为例，如以氧化剂贮箱增压系统为例，如以氧化剂贮箱增压系统为例，它是用氧化剂汽化来增压，也称氧化剂贮箱增压它是用氧化剂汽化来增压，也称氧化剂贮箱增压它是用氧化剂汽化来增压，也称氧化剂贮箱增压它是用氧化剂汽化来增压，也称氧化剂贮箱增压系统。它由气蚀管
67、、系统。它由气蚀管、系统。它由气蚀管、系统。它由气蚀管、单向阀门、蒸发器、集合器、膜片阀及导管组成。单向阀门、蒸发器、集合器、膜片阀及导管组成。单向阀门、蒸发器、集合器、膜片阀及导管组成。单向阀门、蒸发器、集合器、膜片阀及导管组成。 上一页 下一页 返回n n3燃气降温增压系统燃气降温增压系统n n燃燃燃燃气气气气降降降降温温温温增增增增压压压压是是是是利利利利用用用用推推推推进进进进剂剂剂剂化化化化学学学学反反反反应应应应产产产产物物物物增增增增压压压压相相相相应应应应的的的的推推推推进进进进剂剂剂剂贮贮贮贮箱箱箱箱的的的的一一一一种方法。种方法。种方法。种方法。n n燃气降温增压系统所用的
68、燃气，一般来自为驱动涡轮提供工质的燃气燃气降温增压系统所用的燃气，一般来自为驱动涡轮提供工质的燃气燃气降温增压系统所用的燃气，一般来自为驱动涡轮提供工质的燃气燃气降温增压系统所用的燃气，一般来自为驱动涡轮提供工质的燃气发生器。发生器。发生器。发生器。 n n该该该该系系系系统统统统由由由由音音音音速速速速喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴、燃燃燃燃气气气气降降降降温温温温器器器器、单单单单向向向向阀阀阀阀门门门门、集集集集合合合合器器器器、膜膜膜膜片片片片阀阀阀阀及及及及导导导导管管管管等组成。等组成。等组成。等组成。n n其其其其工工工工作作作作原原原原理理理理是是是是从从从从燃燃燃燃气气气气发发发发生生生生
69、器器器器出出出出口口口口引引引引出出出出的的的的一一一一小小小小股股股股富富富富燃燃燃燃燃燃燃燃气气气气，在在在在燃燃燃燃气气气气降降降降温温温温器中被燃料冷却后再引出，进入增压燃料贮箱。器中被燃料冷却后再引出，进入增压燃料贮箱。器中被燃料冷却后再引出，进入增压燃料贮箱。器中被燃料冷却后再引出，进入增压燃料贮箱。上一页 下一页 返回四、四、推进剂利用系统推进剂利用系统 n n1组成与特点组成与特点n n推推推推进进进进剂剂剂剂利利利利用用用用系系系系统统统统一一一一般般般般由由由由液液液液位位位位传传传传感感感感器器器器、变变变变换换换换器器器器、控控控控制制制制机机机机、功功功功率率率率放放
70、放放大大大大器器器器、推进剂调节阀门、电池推进剂调节阀门、电池推进剂调节阀门、电池推进剂调节阀门、电池 、供配电电缆等组成的闭环控制系统。、供配电电缆等组成的闭环控制系统。、供配电电缆等组成的闭环控制系统。、供配电电缆等组成的闭环控制系统。n n以我国的运载火箭为例，推进剂利用系统有如下特点：以我国的运载火箭为例，推进剂利用系统有如下特点：以我国的运载火箭为例，推进剂利用系统有如下特点：以我国的运载火箭为例，推进剂利用系统有如下特点： n n 一一一一般般般般在在在在运运运运载载载载火火火火箭箭箭箭的的的的第第第第二二二二子子子子级级级级或或或或第第第第三三三三子子子子级级级级上上上上采采采采
71、用用用用推推推推进进进进剂剂剂剂利利利利用用用用系系系系统统统统，且自成独立的系统。且自成独立的系统。且自成独立的系统。且自成独立的系统。上一页 下一页 返回n n 采采采采用用用用泵泵泵泵后后后后分分分分流流流流方方方方式式式式来来来来调调调调节节节节发发发发动动动动机机机机主主主主系系系系统统统统的的的的一一一一种种种种推推推推进进进进剂剂剂剂组组组组元元元元的的的的流流流流量量量量，此此此此种种种种方方方方式式式式只只只只能能能能起起起起到到到到调调调调节节节节推推推推进进进进剂剂剂剂的的的的混混混混合合合合比比比比的的的的效效效效果果果果，并并并并不不不不能能能能调调调调节节节节发发发
72、发动动动动机机机机的的的的总流量，因此会造成发动机推力偏差。总流量，因此会造成发动机推力偏差。总流量，因此会造成发动机推力偏差。总流量，因此会造成发动机推力偏差。n n 该该该该利利利利用用用用系系系系统统统统采采采采用用用用数数数数字字字字化化化化控控控控制制制制方方方方式式式式，并并并并具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的故故故故障障障障检检检检测测测测和和和和处处处处理理理理能力。能力。能力。能力。n n 推推推推进进进进剂剂剂剂流流流流量量量量调调调调节节节节采采采采用用用用的的的的方方方方式式式式有有有有比比比比例例例例调调调调节节节节和和和和常常常常量量量量开开开开关关关关式式
73、式式调调调调节节节节两两两两种种种种。采采采采用用用用比比比比例例例例调调调调节节节节方方方方式式式式时时时时，推推推推进进进进剂剂剂剂流流流流量量量量是是是是连连连连续续续续变变变变化化化化的的的的；而而而而采采采采用用用用常常常常量量量量开开开开关关关关式式式式调调调调节时，推进剂流量呈阶跃式变化。节时，推进剂流量呈阶跃式变化。节时，推进剂流量呈阶跃式变化。节时，推进剂流量呈阶跃式变化。 n n2系统工作原理系统工作原理 n n总总总总的的的的来来来来说说说说，推推推推进进进进剂剂剂剂利利利利用用用用系系系系统统统统通通通通过过过过对对对对发发发发动动动动机机机机主主主主系系系系统统统统中
74、中中中某某某某一一一一组组组组元元元元的的的的秒秒秒秒流流流流量量量量的的的的测测测测量量量量与与与与反反反反馈馈馈馈，自自自自动动动动改改改改变变变变运运运运载载载载火火火火箭箭箭箭飞飞飞飞行行行行过过过过程程程程中中中中发发发发动动动动机机机机推推推推进进进进剂剂剂剂消消消消耗耗耗耗混混混混合合合合比比比比，来来来来减减减减少少少少或或或或消消消消除除除除发发发发动动动动机机机机混混混混合合合合比比比比和和和和推推推推进进进进剂剂剂剂加加加加注注注注混混混混合合合合比比比比之之之之差差差差，以以以以提提提提高高高高运运运运载火箭的运载能力。载火箭的运载能力。载火箭的运载能力。载火箭的运载能
75、力。 上一页下一页 返回五、五、控制力及控制力矩系统控制力及控制力矩系统 n n1推力调节推力调节 n n改变发动机推力大小的方法是调节推进剂流量。改变发动机推力大小的方法是调节推进剂流量。改变发动机推力大小的方法是调节推进剂流量。改变发动机推力大小的方法是调节推进剂流量。 n n以下措施可实现推力调节：以下措施可实现推力调节：以下措施可实现推力调节：以下措施可实现推力调节： n n 对挤压系统，改变贮箱增压压力或者在供应管路上安装节流装置；对挤压系统，改变贮箱增压压力或者在供应管路上安装节流装置；对挤压系统，改变贮箱增压压力或者在供应管路上安装节流装置；对挤压系统，改变贮箱增压压力或者在供应
76、管路上安装节流装置；n n 对对对对泵泵泵泵压压压压系系系系统统统统，用用用用节节节节流流流流装装装装置置置置改改改改变变变变燃燃燃燃气气气气发发发发生生生生器器器器流流流流量量量量或或或或者者者者用用用用旁旁旁旁通通通通阀阀阀阀直直直直接接接接改改改改变变变变涡涡涡涡轮轮轮轮流流流流量量量量，从从从从而而而而改改改改变变变变涡涡涡涡轮轮轮轮泵泵泵泵的的的的转转转转速速速速和和和和泵泵泵泵的的的的供供供供应应应应压压压压力力力力，也也也也可可可可在在在在推推推推力力力力室的供应管路上安装节流装置，直接改变推力室的流量；室的供应管路上安装节流装置，直接改变推力室的流量；室的供应管路上安装节流装置
77、，直接改变推力室的流量；室的供应管路上安装节流装置，直接改变推力室的流量；n n 对对对对变变变变推推推推力力力力系系系系统统统统，由由由由于于于于推推推推力力力力变变变变化化化化范范范范围围围围宽宽宽宽，为为为为防防防防止止止止低低低低推推推推力力力力工工工工况况况况喷喷喷喷注注注注器器器器压压压压降降降降过过过过小小小小引引引引起起起起燃燃燃燃烧烧烧烧不不不不稳稳稳稳定定定定和和和和燃燃燃燃烧烧烧烧效效效效率率率率急急急急剧剧剧剧降降降降低低低低，除除除除改改改改变变变变推推推推力力力力室室室室的的的的供供供供应应应应压力外，还需改变喷注器的流通面积，以适应推力工况的变化。压力外，还需改变
78、喷注器的流通面积，以适应推力工况的变化。压力外，还需改变喷注器的流通面积，以适应推力工况的变化。压力外，还需改变喷注器的流通面积，以适应推力工况的变化。上一页 下一页 返回n n典型的推力调节系统有典型的推力调节系统有典型的推力调节系统有典型的推力调节系统有: :n n(1)(1)调节涡轮流量的推力调节系统调节涡轮流量的推力调节系统调节涡轮流量的推力调节系统调节涡轮流量的推力调节系统 n n(2)(2)调节推力室供应系统压降的推力调节系统调节推力室供应系统压降的推力调节系统调节推力室供应系统压降的推力调节系统调节推力室供应系统压降的推力调节系统 n n(3)(3)挤压式双调变推力调节系统挤压式
79、双调变推力调节系统挤压式双调变推力调节系统挤压式双调变推力调节系统 n n2推力矢量的调节推力矢量的调节 n n运运运运载载载载火火火火箭箭箭箭在在在在飞飞飞飞行行行行过过过过程程程程中中中中，按按按按照照照照预预预预定定定定轨轨轨轨道道道道飞飞飞飞行行行行，时时时时刻刻刻刻都都都都要要要要调调调调节节节节和和和和修修修修正正正正运运运运载载载载火火火火箭箭箭箭的的的的飞飞飞飞行行行行姿姿姿姿态态态态。其其其其机机机机动动动动飞飞飞飞行行行行有有有有俯俯俯俯仰仰仰仰、偏偏偏偏航航航航及及及及滚滚滚滚转转转转。要要要要完完完完成成成成这这这这些些些些动动动动作作作作，作作作作为为为为运运运运载载
80、载载火火火火箭箭箭箭，应应应应有有有有控控控控制制制制力力力力和和和和控控控控制制制制力力力力矩矩矩矩系系系系统统统统。但但但但作作作作为为为为液液液液体体体体火火火火箭箭箭箭发发发发动机系统，涉及到推力矢量控制系统的执行机构。动机系统，涉及到推力矢量控制系统的执行机构。动机系统，涉及到推力矢量控制系统的执行机构。动机系统，涉及到推力矢量控制系统的执行机构。 上一页 下一页 返回六、六、导管与发动机机架导管与发动机机架 n n1导管导管 n n导导导导管管管管是是是是液液液液体体体体火火火火箭箭箭箭发发发发动动动动机机机机各各各各部部部部件件件件、组组组组件件件件之之之之间间间间的的的的功功功
81、功能能能能性性性性连连连连接接接接件件件件，而而而而且且且且当当当当由由由由于配置条件或其他原因于配置条件或其他原因于配置条件或其他原因于配置条件或其他原因n n使得各部、组件无法直接相互连接时，均采用导管连接。使得各部、组件无法直接相互连接时，均采用导管连接。使得各部、组件无法直接相互连接时，均采用导管连接。使得各部、组件无法直接相互连接时，均采用导管连接。 n n导管按使用功能可分为推进剂供应导管、燃气导管、气动系统导管和导管按使用功能可分为推进剂供应导管、燃气导管、气动系统导管和导管按使用功能可分为推进剂供应导管、燃气导管、气动系统导管和导管按使用功能可分为推进剂供应导管、燃气导管、气动
82、系统导管和排泄导管。排泄导管。排泄导管。排泄导管。 n n导管按结构特点可分为刚性导管和柔性导管。导管按结构特点可分为刚性导管和柔性导管。导管按结构特点可分为刚性导管和柔性导管。导管按结构特点可分为刚性导管和柔性导管。 n n2发动机机架发动机机架 n n发动机机架是连接发动机与箭发动机机架是连接发动机与箭发动机机架是连接发动机与箭发动机机架是连接发动机与箭( (弹弹弹弹) )体的构件，起着传递发动机推力的体的构件，起着传递发动机推力的体的构件，起着传递发动机推力的体的构件，起着传递发动机推力的作用。作用。作用。作用。 n n发发发发动动动动机机机机机机机机架架架架的的的的功功功功能能能能有有
83、有有：传传传传递递递递发发发发动动动动机机机机推推推推力力力力；安安安安装装装装或或或或固固固固定定定定箭箭箭箭( ( ( (弹弹弹弹) ) ) )体体体体的的的的某某某某些些些些组组组组件件件件，如如如如伺伺伺伺服服服服机机机机构构构构、气气气气瓶瓶瓶瓶、电电电电缆缆缆缆转转转转接接接接组组组组件件件件等等等等，也也也也是是是是发发发发动动动动机机机机支支支支撑撑撑撑和和和和吊吊吊吊装装装装运输的支撑点；作为发动机总体布局和装配的基础。运输的支撑点；作为发动机总体布局和装配的基础。运输的支撑点；作为发动机总体布局和装配的基础。运输的支撑点；作为发动机总体布局和装配的基础。n n发动机机架的结
84、构形式可分为杆式结构、梁式结构和壳式结构三种。发动机机架的结构形式可分为杆式结构、梁式结构和壳式结构三种。发动机机架的结构形式可分为杆式结构、梁式结构和壳式结构三种。发动机机架的结构形式可分为杆式结构、梁式结构和壳式结构三种。 上一页 返回第六节第六节液体火箭推进剂液体火箭推进剂 n n一、一、液体推进剂的作用与要求液体推进剂的作用与要求 n n二、二、液体推进剂的分类液体推进剂的分类 n n三、三、液体推进剂的组元种类液体推进剂的组元种类 n n四、四、液体推进剂的发展简介液体推进剂的发展简介 下一页 返回一、一、液体推进剂的作用与要求液体推进剂的作用与要求n n1液体推进剂在液体火箭推进系
85、统中的作用液体推进剂在液体火箭推进系统中的作用n n液体推进剂在运载火箭液体推进剂在运载火箭液体推进剂在运载火箭液体推进剂在运载火箭( (导弹导弹导弹导弹) )研制和使用中的作用，是通过推进剂的研制和使用中的作用，是通过推进剂的研制和使用中的作用，是通过推进剂的研制和使用中的作用，是通过推进剂的能量特性和使用性能来体现的能量特性和使用性能来体现的能量特性和使用性能来体现的能量特性和使用性能来体现的 。n n推进剂的能量特性是其重要的性能之一，常用质量比冲和密度比冲表推进剂的能量特性是其重要的性能之一，常用质量比冲和密度比冲表推进剂的能量特性是其重要的性能之一，常用质量比冲和密度比冲表推进剂的能
86、量特性是其重要的性能之一，常用质量比冲和密度比冲表示。示。示。示。n n液体推进剂性能的改进，往往可使运载火箭液体推进剂性能的改进，往往可使运载火箭液体推进剂性能的改进，往往可使运载火箭液体推进剂性能的改进，往往可使运载火箭( (导弹导弹导弹导弹) )性能提高，或改善性能提高，或改善性能提高，或改善性能提高，或改善使用性能。使用性能。使用性能。使用性能。n n2对液体推进剂的要求对液体推进剂的要求n n根据应用情况不同，对推进剂的要求有如下几点：根据应用情况不同，对推进剂的要求有如下几点：根据应用情况不同，对推进剂的要求有如下几点：根据应用情况不同，对推进剂的要求有如下几点： (1)(1)能量
87、特性能量特性能量特性能量特性 : :要求液体推进剂具有高的能量特性，即有高的比冲和高的密度。要求液体推进剂具有高的能量特性，即有高的比冲和高的密度。要求液体推进剂具有高的能量特性，即有高的比冲和高的密度。要求液体推进剂具有高的能量特性，即有高的比冲和高的密度。 上一页 下一页 返回n n(2)(2)使用性能使用性能使用性能使用性能n n在工程上常有以下几点应用性能考虑：在工程上常有以下几点应用性能考虑：在工程上常有以下几点应用性能考虑：在工程上常有以下几点应用性能考虑： 输送性能输送性能输送性能输送性能 点火燃烧性能点火燃烧性能点火燃烧性能点火燃烧性能 冷却性能冷却性能冷却性能冷却性能 良好的
88、安全使用性能良好的安全使用性能良好的安全使用性能良好的安全使用性能 n n(3)(3)经济性能经济性能经济性能经济性能n n经济性能指液体推进剂的原材料来源、生产工艺性、生产成本低廉等经济性能指液体推进剂的原材料来源、生产工艺性、生产成本低廉等经济性能指液体推进剂的原材料来源、生产工艺性、生产成本低廉等经济性能指液体推进剂的原材料来源、生产工艺性、生产成本低廉等 。这几方面对大型运载火箭和重复使用的航天飞机尤为重要，对于大。这几方面对大型运载火箭和重复使用的航天飞机尤为重要，对于大。这几方面对大型运载火箭和重复使用的航天飞机尤为重要，对于大。这几方面对大型运载火箭和重复使用的航天飞机尤为重要，
89、对于大批量生产和使用量大的推进剂，价格低是其重要的经济性能指标。批量生产和使用量大的推进剂，价格低是其重要的经济性能指标。批量生产和使用量大的推进剂，价格低是其重要的经济性能指标。批量生产和使用量大的推进剂，价格低是其重要的经济性能指标。上一页 下一页 返回二、二、液体推进剂的分类液体推进剂的分类 n n按用途分类可分为主推进剂、启动推进剂和辅助推进剂按用途分类可分为主推进剂、启动推进剂和辅助推进剂按用途分类可分为主推进剂、启动推进剂和辅助推进剂按用途分类可分为主推进剂、启动推进剂和辅助推进剂 n n按推进剂组元分类可分为单组元、双组元和多组元推进剂按推进剂组元分类可分为单组元、双组元和多组元
90、推进剂按推进剂组元分类可分为单组元、双组元和多组元推进剂按推进剂组元分类可分为单组元、双组元和多组元推进剂 n n按按按按组组组组元元元元直直直直接接接接接接接接触触触触时时时时的的的的化化化化学学学学反反反反应应应应能能能能力力力力分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为自自自自燃燃燃燃推推推推进进进进剂剂剂剂和非自燃推进剂和非自燃推进剂和非自燃推进剂和非自燃推进剂 n n按推进剂组元保持液态的温度范围分类可分为高按推进剂组元保持液态的温度范围分类可分为高按推进剂组元保持液态的温度范围分类可分为高按推进剂组元保持液态的温度范围分类可分为高n n沸点推进剂和低沸点推进剂沸点推进剂和低沸点推进剂
91、沸点推进剂和低沸点推进剂沸点推进剂和低沸点推进剂 n n按按按按长长长长期期期期条条条条件件件件下下下下推推推推进进进进剂剂剂剂物物物物理理理理、化化化化学学学学稳稳稳稳定定定定性性性性分分分分类类类类可可可可分分分分为为为为长长长长期期期期贮贮贮贮存推存推存推存推n n进进进进剂剂剂剂、短短短短期期期期贮贮贮贮存存存存推推推推进进进进剂剂剂剂或或或或分分分分为为为为地地地地面面面面可可可可贮贮贮贮存存存存、空空空空间间间间可可可可贮贮贮贮存存存存和和和和不可贮存推进剂不可贮存推进剂不可贮存推进剂不可贮存推进剂 上一页 下一页 返回三、三、液体推进剂的组元种类液体推进剂的组元种类 n n作作作
92、作为为为为液液液液体体体体推推推推进进进进剂剂剂剂的的的的燃燃燃燃料料料料组组组组元元元元，有有有有氢氢氢氢、肼肼肼肼及及及及其其其其衍衍衍衍生生生生物物物物、胺胺胺胺类类类类、烃类、醇类及混肼、混胺、胺肼烃类、醇类及混肼、混胺、胺肼烃类、醇类及混肼、混胺、胺肼烃类、醇类及混肼、混胺、胺肼 、油肼系列近、油肼系列近、油肼系列近、油肼系列近3030种。种。种。种。n n作作作作为为为为液液液液体体体体推推推推进进进进剂剂剂剂的的的的氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂组组组组元元元元，有有有有液液液液氧氧氧氧、硝硝硝硝基基基基类类类类、过过过过氧氧氧氧化化化化氢氢氢氢、氟氟氟氟类类类类及及及及硝硝硝硝酸酸酸
93、酸与与与与四四四四氧氧氧氧化化化化二二二二氮氮氮氮的的的的混混混混合合合合系系系系列列列列、四四四四氧氧氧氧化化化化二二二二氮氮氮氮与与与与一氧化氮混合系列等一氧化氮混合系列等一氧化氮混合系列等一氧化氮混合系列等1010余种余种余种余种 n n单单单单组组组组元元元元推推推推进进进进剂剂剂剂有有有有过过过过氧氧氧氧化化化化氢氢氢氢、肼肼肼肼、硝硝硝硝酸酸酸酸酯酯酯酯类类类类、硝硝硝硝基基基基烷烷烷烷烃烃烃烃类类类类、环氧乙烷及混合型单组元推进剂环氧乙烷及混合型单组元推进剂环氧乙烷及混合型单组元推进剂环氧乙烷及混合型单组元推进剂10101010余种。余种。余种。余种。 上一页 下一页 返回四、四
94、、液体推进剂的发展简介液体推进剂的发展简介 n n液体推进剂的发展大致可分为三个阶段：液体推进剂的发展大致可分为三个阶段： n n 探探探探索索索索阶阶阶阶段段段段：主主主主要要要要是是是是在在在在第第第第二二二二次次次次世世世世界界界界大大大大战战战战前前前前的的的的这这这这一一一一阶阶阶阶段段段段。这这这这一一一一时时时时期期期期，世世世世界界界界上上上上很很很很少少少少有有有有专专专专门门门门从从从从事事事事液液液液体体体体推推推推进进进进剂剂剂剂研研研研制制制制的的的的机机机机构构构构，但但但但这这这这一一一一时时时时期期期期在在在在液液液液体体体体推推推推进进进进剂剂剂剂的的的的研研
95、研研究究究究方方方方面面面面还还还还是是是是有有有有成成成成就就就就的的的的。所所所所有有有有这这这这些些些些成成成成就就就就，为为为为后后后后来来来来的的的的液液液液体体体体推推推推进进进进剂剂剂剂的的的的发展奠定了基础。发展奠定了基础。发展奠定了基础。发展奠定了基础。n n 第第第第二二二二阶阶阶阶段段段段： 从从从从第第第第二二二二次次次次世世世世界界界界大大大大战战战战末末末末到到到到2020世世世世纪纪纪纪6060年年年年代代代代中中中中期期期期。这这这这一一一一时时时时期期期期，各各各各大大大大国国国国为为为为了了了了争争争争夺夺夺夺军军军军事事事事和和和和空空空空间间间间优优优优
96、势势势势，加加加加紧紧紧紧了了了了对对对对火火火火箭箭箭箭、导导导导弹弹弹弹用用用用液液液液体体体体推推推推进进进进剂剂剂剂的研究，开发研制了一系列新的液体推进剂。的研究，开发研制了一系列新的液体推进剂。的研究，开发研制了一系列新的液体推进剂。的研究，开发研制了一系列新的液体推进剂。 n n 第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段： 从从从从2020世纪世纪世纪世纪7070年代以来的发展阶段。年代以来的发展阶段。年代以来的发展阶段。年代以来的发展阶段。 上一页 返回第七节第七节小推力液体火箭推进系统小推力液体火箭推进系统n n一、一、小推力液体火箭推进系统的功能与特小推力液体火箭推进系统的功能
97、与特n n1 1 功能功能功能功能 : :运载火箭运载火箭运载火箭运载火箭( (弹道导弹弹道导弹弹道导弹弹道导弹) )的上面级、航天器以及导弹弹头机动时，的上面级、航天器以及导弹弹头机动时，的上面级、航天器以及导弹弹头机动时，的上面级、航天器以及导弹弹头机动时，要完成姿态控制、末速修正、轨道修正、轨道转移、轨道维持等，或与要完成姿态控制、末速修正、轨道修正、轨道转移、轨道维持等，或与要完成姿态控制、末速修正、轨道修正、轨道转移、轨道维持等，或与要完成姿态控制、末速修正、轨道修正、轨道转移、轨道维持等，或与其他航天器交会与对接、减速、下降和着陆，还有推进剂管理等任务。其他航天器交会与对接、减速、
98、下降和着陆，还有推进剂管理等任务。其他航天器交会与对接、减速、下降和着陆，还有推进剂管理等任务。其他航天器交会与对接、减速、下降和着陆，还有推进剂管理等任务。这些飞行程序的执行，是由小推力液体火箭推进系统提供控制力、控制这些飞行程序的执行，是由小推力液体火箭推进系统提供控制力、控制这些飞行程序的执行，是由小推力液体火箭推进系统提供控制力、控制这些飞行程序的执行，是由小推力液体火箭推进系统提供控制力、控制力矩或小推力才可实现。力矩或小推力才可实现。力矩或小推力才可实现。力矩或小推力才可实现。 n n2 2 特点特点特点特点: : 小推力小推力小推力小推力 工作环境特殊工作环境特殊工作环境特殊工作
99、环境特殊 多次启动工作多次启动工作多次启动工作多次启动工作 脉冲工作方式脉冲工作方式脉冲工作方式脉冲工作方式 推力可以调节推力可以调节推力可以调节推力可以调节 下一页 返回n n二、二、分类分类 n n小推力液体火箭推进系统分单组元和双组元两类。小推力液体火箭推进系统分单组元和双组元两类。小推力液体火箭推进系统分单组元和双组元两类。小推力液体火箭推进系统分单组元和双组元两类。 n n1 1 单组元小推力液体火箭推进系统单组元小推力液体火箭推进系统单组元小推力液体火箭推进系统单组元小推力液体火箭推进系统: :单组元小推力液体火箭推进系统单组元小推力液体火箭推进系统单组元小推力液体火箭推进系统单组
100、元小推力液体火箭推进系统是用单组元推进剂催化分解或热分解产生的高温气体作推力室工质的是用单组元推进剂催化分解或热分解产生的高温气体作推力室工质的是用单组元推进剂催化分解或热分解产生的高温气体作推力室工质的是用单组元推进剂催化分解或热分解产生的高温气体作推力室工质的推进系统。推进系统。推进系统。推进系统。n n2 2 双组元小推力液体火箭推进系统双组元小推力液体火箭推进系统双组元小推力液体火箭推进系统双组元小推力液体火箭推进系统 : : : :双组元小推力液体火箭推进系双组元小推力液体火箭推进系双组元小推力液体火箭推进系双组元小推力液体火箭推进系统是采用双组元推进剂。双组元小推力液体火箭推进系统
101、的功能控制统是采用双组元推进剂。双组元小推力液体火箭推进系统的功能控制统是采用双组元推进剂。双组元小推力液体火箭推进系统的功能控制统是采用双组元推进剂。双组元小推力液体火箭推进系统的功能控制器是其重要的组成系统。器是其重要的组成系统。器是其重要的组成系统。器是其重要的组成系统。 n n三、三、小推力液体火箭推进剂供应系统小推力液体火箭推进剂供应系统 n n小小小小推推推推力力力力液液液液体体体体火火火火箭箭箭箭推推推推进进进进系系系系统统统统的的的的推推推推进进进进剂剂剂剂供供供供应应应应系系系系统统统统分分分分为为为为一一一一体体体体化化化化供供供供应应应应系系系系统统统统、恒恒恒恒压式供应
102、系统和落压式压式供应系统和落压式压式供应系统和落压式压式供应系统和落压式 供应系统。供应系统。供应系统。供应系统。 上一页 返回第八节第八节液体火箭推进系统典型实例液体火箭推进系统典型实例 n n一、一、运载火箭第一级液体火箭推进系统运载火箭第一级液体火箭推进系统 n n1 1 长征三号第一级的系统组成长征三号第一级的系统组成长征三号第一级的系统组成长征三号第一级的系统组成 : :第一级推进系统由推进剂贮箱、液第一级推进系统由推进剂贮箱、液第一级推进系统由推进剂贮箱、液第一级推进系统由推进剂贮箱、液体火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱增压系统、火工品与电缆、机体火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱增
103、压系统、火工品与电缆、机体火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱增压系统、火工品与电缆、机体火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱增压系统、火工品与电缆、机架、推力矢量控制系统等组成。架、推力矢量控制系统等组成。架、推力矢量控制系统等组成。架、推力矢量控制系统等组成。n n(1)(1)火箭发动机火箭发动机火箭发动机火箭发动机 n n(2)(2)推进剂供应系统推进剂供应系统推进剂供应系统推进剂供应系统 n n(3)(3)启动系统启动系统启动系统启动系统 n n(4)(4)耗尽关机系统耗尽关机系统耗尽关机系统耗尽关机系统 下一页 返回n n2 2 推进系统工作过程推进系统工作过程推进系统工作过程推进系统工作过
104、程 n n(1)(1)系统启动系统启动系统启动系统启动 : : 当氧化剂与燃料贮箱中推进剂加注到所要求的液位时，由地面增压系当氧化剂与燃料贮箱中推进剂加注到所要求的液位时，由地面增压系当氧化剂与燃料贮箱中推进剂加注到所要求的液位时，由地面增压系当氧化剂与燃料贮箱中推进剂加注到所要求的液位时，由地面增压系统对贮箱实施增压后，则系统处于可启动状态。统对贮箱实施增压后，则系统处于可启动状态。统对贮箱实施增压后，则系统处于可启动状态。统对贮箱实施增压后，则系统处于可启动状态。n n(2)(2)系统进入主级工作系统进入主级工作系统进入主级工作系统进入主级工作 : : 由由由由燃燃燃燃料料料料启启启启动动
105、动动阀阀阀阀门门门门的的的的电电电电爆爆爆爆管管管管通通通通电电电电，经经经经过过过过1.9s1.9s左左左左右右右右时时时时间间间间，涡涡涡涡轮轮轮轮转转转转速速速速已已已已达达达达到到到到额额额额定定定定值值值值时时时时，发发发发动动动动机机机机的的的的推推推推力力力力、流流流流量量量量等等等等参参参参数数数数达达达达到到到到额额额额定定定定值值值值，则则则则说说说说明明明明发发发发动动动动机机机机进进进进入稳定工况，推进系统已进入主级稳定工况。入稳定工况，推进系统已进入主级稳定工况。入稳定工况，推进系统已进入主级稳定工况。入稳定工况，推进系统已进入主级稳定工况。n n(3)(3)系统关机
106、系统关机系统关机系统关机 : : 关关关关机机机机指指指指令令令令以以以以三三三三种种种种状状状状态态态态方方方方式式式式发发发发出出出出： 耗耗耗耗尽尽尽尽关关关关机机机机指指指指令令令令 射射射射程程程程关关关关机机机机指指指指令令令令 定时关机指令定时关机指令定时关机指令定时关机指令 上一页 下一页 返回n n二、二、运载火箭第三级液体火箭推进系统运载火箭第三级液体火箭推进系统 n n1 1 推进系统组成推进系统组成推进系统组成推进系统组成 n n第三级推进系统由推进剂贮箱、火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱第三级推进系统由推进剂贮箱、火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱第三级推进系统由推进剂
107、贮箱、火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱第三级推进系统由推进剂贮箱、火箭发动机、推进剂供应系统、贮箱增压系统、推进剂利用系统、推进剂管理系统、排气系统、吹除系统、增压系统、推进剂利用系统、推进剂管理系统、排气系统、吹除系统、增压系统、推进剂利用系统、推进剂管理系统、排气系统、吹除系统、增压系统、推进剂利用系统、推进剂管理系统、排气系统、吹除系统、预冷和气封、推力传递及推力矢量控制装置等系统组成。预冷和气封、推力传递及推力矢量控制装置等系统组成。预冷和气封、推力传递及推力矢量控制装置等系统组成。预冷和气封、推力传递及推力矢量控制装置等系统组成。 n n(1)(1)液氧液氢发动机液氧液氢发动机液氧液
108、氢发动机液氧液氢发动机 n n(2)(2)推进剂供应系统推进剂供应系统推进剂供应系统推进剂供应系统 n n(3)(3)贮箱增压系统贮箱增压系统贮箱增压系统贮箱增压系统 : : 增压系统增压系统增压系统增压系统补压系统补压系统补压系统补压系统 n n(4)(4)推进剂利用系统推进剂利用系统推进剂利用系统推进剂利用系统 n n(5)(5)滑行段姿态控制和推进剂管理系统滑行段姿态控制和推进剂管理系统滑行段姿态控制和推进剂管理系统滑行段姿态控制和推进剂管理系统 上一页 下一页 返回n n(6)(6)启动和点火系统启动和点火系统启动和点火系统启动和点火系统 n n(7)(7)涡轮燃气供应系统涡轮燃气供应
109、系统涡轮燃气供应系统涡轮燃气供应系统 n n(8)(8)吹除与预冷系统吹除与预冷系统吹除与预冷系统吹除与预冷系统 n n(9)(9)贮箱气封与吹除置换系统贮箱气封与吹除置换系统贮箱气封与吹除置换系统贮箱气封与吹除置换系统 ： 贮箱气封系统贮箱气封系统贮箱气封系统贮箱气封系统 防爆吹除系统防爆吹除系统防爆吹除系统防爆吹除系统 贮箱置换系统贮箱置换系统贮箱置换系统贮箱置换系统 n n(10)(10)排气系统排气系统排气系统排气系统 n n(11)(11)其他系统其他系统其他系统其他系统 n n2 2 系统工作过程系统工作过程系统工作过程系统工作过程 n n(1)(1)起飞前的地面工作起飞前的地面工
110、作起飞前的地面工作起飞前的地面工作 现将起飞前的地面工作简介如下：现将起飞前的地面工作简介如下：现将起飞前的地面工作简介如下：现将起飞前的地面工作简介如下： 吹除置换吹除置换吹除置换吹除置换 地面增压预冷地面增压预冷地面增压预冷地面增压预冷 发动机自流预冷发动机自流预冷发动机自流预冷发动机自流预冷 临射前准备临射前准备临射前准备临射前准备 上一页 下一页 返回n n(2)(2)起飞后推进系统工作程序起飞后推进系统工作程序起飞后推进系统工作程序起飞后推进系统工作程序 n n 发动机第一次程序预冷发动机第一次程序预冷发动机第一次程序预冷发动机第一次程序预冷 n n 发动机第一次启动工作发动机第一次
111、启动工作发动机第一次启动工作发动机第一次启动工作 n n 发动机第一次主级工作发动机第一次主级工作发动机第一次主级工作发动机第一次主级工作 n n 发动机第一次关机发动机第一次关机发动机第一次关机发动机第一次关机 n n 火箭滑行阶段推进系统工作内容火箭滑行阶段推进系统工作内容火箭滑行阶段推进系统工作内容火箭滑行阶段推进系统工作内容 n n 发动机第二次启动和主级工作发动机第二次启动和主级工作发动机第二次启动和主级工作发动机第二次启动和主级工作 n n 发动机第二次关机发动机第二次关机发动机第二次关机发动机第二次关机 n n 末速修正末速修正末速修正末速修正 上一页 下一页 返回n n三、三、
112、RD-119液体火箭发动机液体火箭发动机n n1 1 发动机系统发动机系统发动机系统发动机系统n n 启启启启动动动动系系系系统统统统： 由由由由启启启启动动动动火火火火药药药药柱柱柱柱、燃燃燃燃烧烧烧烧室室室室及及及及点点点点火火火火装装装装置置置置组组组组成成成成，实实实实质质质质是是是是一一一一个个个个固体装药燃气发生器。固体装药燃气发生器。固体装药燃气发生器。固体装药燃气发生器。n n 供应系统：供应系统：供应系统：供应系统： 由涡轮泵、推力室、燃气发生器及管路组成。由涡轮泵、推力室、燃气发生器及管路组成。由涡轮泵、推力室、燃气发生器及管路组成。由涡轮泵、推力室、燃气发生器及管路组成。
113、n n 调节系统：调节系统：调节系统：调节系统： 由推力调节器及管路组成。由推力调节器及管路组成。由推力调节器及管路组成。由推力调节器及管路组成。n n 控控控控制制制制系系系系统统统统： 由由由由氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂主主主主阀阀阀阀、燃燃燃燃料料料料主主主主通通通通断断断断阀阀阀阀、副副副副通通通通断断断断阀阀阀阀、氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂电电电电爆爆爆爆断断断断流流流流阀阀阀阀、燃燃燃燃料料料料电电电电爆爆爆爆断断断断流流流流阀阀阀阀、高高高高压压压压氮氮氮氮气气气气瓶瓶瓶瓶、氮氮氮氮气气气气减减减减压压压压器器器器及及及及管管管管路路路路组组组组成。成。成。成。n n 贮箱增压系统：
114、贮箱增压系统：贮箱增压系统：贮箱增压系统： 由换热器、混合器及管路等组成。由换热器、混合器及管路等组成。由换热器、混合器及管路等组成。由换热器、混合器及管路等组成。n n 推力矢量控制系统：推力矢量控制系统：推力矢量控制系统：推力矢量控制系统： 由三组姿态控制喷管、燃气分配电动阀及管由三组姿态控制喷管、燃气分配电动阀及管由三组姿态控制喷管、燃气分配电动阀及管由三组姿态控制喷管、燃气分配电动阀及管路组成。路组成。路组成。路组成。 上一页 下一页 返回n n2 2 发动机主要部件发动机主要部件发动机主要部件发动机主要部件 n n 推力室：推力室：推力室：推力室： 推力室由喷注器、燃烧室、喷管组成。
115、推力室由喷注器、燃烧室、喷管组成。推力室由喷注器、燃烧室、喷管组成。推力室由喷注器、燃烧室、喷管组成。 n n 涡轮泵：涡轮泵：涡轮泵：涡轮泵： 涡轮泵由二级冲击式涡轮、氧化剂泵和燃料泵组成涡轮泵由二级冲击式涡轮、氧化剂泵和燃料泵组成涡轮泵由二级冲击式涡轮、氧化剂泵和燃料泵组成涡轮泵由二级冲击式涡轮、氧化剂泵和燃料泵组成 n n 燃气发生器：燃气发生器：燃气发生器：燃气发生器： 燃气发生器是以偏二甲肼为工质的单组元热分解发燃气发生器是以偏二甲肼为工质的单组元热分解发燃气发生器是以偏二甲肼为工质的单组元热分解发燃气发生器是以偏二甲肼为工质的单组元热分解发生器。生器。生器。生器。 n n 自自自自
116、动动动动器器器器： 自自自自动动动动器器器器包包包包括括括括氧氧氧氧化化化化剂剂剂剂主主主主阀阀阀阀、燃燃燃燃料料料料主主主主通通通通断断断断阀阀阀阀、燃燃燃燃料料料料副副副副通通通通断阀、氧化剂电爆断流断阀、氧化剂电爆断流断阀、氧化剂电爆断流断阀、氧化剂电爆断流阀、燃料电爆断流阀和推力调节器等。阀、燃料电爆断流阀和推力调节器等。阀、燃料电爆断流阀和推力调节器等。阀、燃料电爆断流阀和推力调节器等。 上一页 下一页 返回n n四、四、MIRA-10K和和MIRA-10500液体火箭发液体火箭发动机动机n nMIRA-10KMIRA-10K和和和和MIRA-10500MIRA-10500液体火箭发
117、动机是美国液体火箭发动机是美国液体火箭发动机是美国液体火箭发动机是美国“ “阿波罗阿波罗阿波罗阿波罗” ”飞船登飞船登飞船登飞船登月舱下降级发动机。登月舱下降级发动机是氦气挤压式供应系统单推月舱下降级发动机。登月舱下降级发动机是氦气挤压式供应系统单推月舱下降级发动机。登月舱下降级发动机是氦气挤压式供应系统单推月舱下降级发动机。登月舱下降级发动机是氦气挤压式供应系统单推力室的发动机。推力室身部由燃烧室和喷管延伸段组成。力室的发动机。推力室身部由燃烧室和喷管延伸段组成。力室的发动机。推力室身部由燃烧室和喷管延伸段组成。力室的发动机。推力室身部由燃烧室和喷管延伸段组成。 上一页 下一页 返回n n五
118、、五、SSME液体火箭发动机液体火箭发动机n n1 1 基本概况及主要参数基本概况及主要参数基本概况及主要参数基本概况及主要参数 n nSSMESSME液体火箭发动机由液体火箭发动机由液体火箭发动机由液体火箭发动机由3 3台发动机组成。该发动机可多次使用，预定台发动机组成。该发动机可多次使用，预定台发动机组成。该发动机可多次使用，预定台发动机组成。该发动机可多次使用，预定可以飞行可以飞行可以飞行可以飞行5555次，总工作寿命为次，总工作寿命为次，总工作寿命为次，总工作寿命为7.5h7.5h。 n n2 2 发动机气液系统的工作原理发动机气液系统的工作原理发动机气液系统的工作原理发动机气液系统的工作原理 n n3 3 发动机的启动发动机的启动发动机的启动发动机的启动 上一页返回
