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運載火箭液氧煤油增壓輸送 版權信息
- ISBN：9787515911137
- 條形碼：9787515911137 ; 978-7-5159-1113-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
運載火箭液氧煤油增壓輸送 本書特色
本書是一本不可多得的液氧煤油增壓輸送系統，對低溫預冷、動力總裝、閥門設計、POGO抑制等相關技術進行了深入研究，形成了一套相對完整的液氧煤油增壓輸送系統設計理論體系、關鍵技術和主要產品等的系統論述。
運載火箭液氧煤油增壓輸送 內容簡介
本書共分為9章, 主要內容包括: 緒論、液氧自生增壓系統、氦氣增壓系統、液氧煤油發動機預冷系統、增壓輸送系統總裝設計、增壓輸送系統仿真分析、低溫推進劑POGO抑制設計等。
運載火箭液氧煤油增壓輸送 目錄
第1章緒論 …………………………………………………………………………………… 1
1.1引言
…………………………………………………………………………………… 1
1.2增壓輸送系統
………………………………………………………………………… 1
1.3增壓系統概述
………………………………………………………………………… 3
1.
3.1自生增壓系統 …………………………………………………………………… 5
1.
3.2惰性氣體增壓系統 ……………………………………………………………… 6
1.
3.3預增壓系統 ……………………………………………………………………… 8
1.4輸送系統概述
………………………………………………………………………… 8
1.4.1輸送系統
………………………………………………………………………… 9
1.
4.2防漩防塌裝置 …………………………………………………………………… 10
1.
5增壓輸送系統試驗 …………………………………………………………………… 11
1.
6液氧煤油火箭增壓輸送系統 ………………………………………………………… 12
1.
6.1液氧煤油發動機概述 …………………………………………………………… 12
1.
6.2液氧煤油火箭增壓輸送系統設計 ……………………………………………… 14
1.
6.3發動機預冷系統 ………………………………………………………………… 16
1.
6.4低溫推進劑加注 …………………………………………………………………16
第2章液氧自生增壓系統 ………………………………………………………………… 19
2.1引言
…………………………………………………………………………………… 19
2.
2自生增壓方案概述 …………………………………………………………………… 19
2.
2.1國外火箭液氧自生增壓方案 …………………………………………………… 19
2.
2.2國內液氧煤油高壓補燃發動機增壓方案 ……………………………………… 21
2.
3自生增壓系統組成 …………………………………………………………………… 21
2.
4自生增壓系統設計 …………………………………………………………………… 22
2.4.1系統設計
………………………………………………………………………… 22
2.
4.2氧系統自生增壓模型 …………………………………………………………… 24
2.
5液氧自生增壓系統試驗 ……………………………………………………………… 34
2.
5.1氧系統冷流試驗 ………………………………………………………………… 35
2.
5.2動力系統熱試車 ………………………………………………………………… 36
第3章氦氣增壓系統 ……………………………………………………………………… 38
3.1引言
…………………………………………………………………………………… 38
3.2氦氣增壓
……………………………………………………………………………… 38
3.
2.1常溫氦增壓方案 ………………………………………………………………… 38
3.
2.2冷氦增壓方案 …………………………………………………………………… 39
3.
2.3超臨界氦增壓方案 ……………………………………………………………… 42
3.
3氦氣增壓系統設計 …………………………………………………………………… 45
3.3.1
“開式 ”氦氣增壓系統 ………………………………………………………… 45
3.3.2
“閉式 ”氦氣增壓系統 ………………………………………………………… 46
3.
3.3預增壓系統及補壓系統設計 …………………………………………………… 48
3.4氦氣增壓計算
………………………………………………………………………… 48
3.
4.1氣瓶放氣過程計算 ……………………………………………………………… 48
3.
4.2增壓氣路計算 …………………………………………………………………… 50
3.
4.3輸送管流阻計算 ………………………………………………………………… 54
3.
4.4發動機入口壓力計算 …………………………………………………………… 54
3.
4.5貯箱增壓計算 …………………………………………………………………… 54
3.4.6算例
……………………………………………………………………………… 56
3.
5氦氣增壓系統試驗與全系統冷流試驗 ……………………………………………… 57
3.
5.1氦氣增壓系統試驗 ……………………………………………………………… 57
3.
5.2全系統冷流試驗 …………………………………………………………………57
第4章液氧煤油發動機預冷系統 ………………………………………………………… 59
4.
1發動機預冷系統概述 ………………………………………………………………… 59
4.2間歇泉現象
…………………………………………………………………………… 60
4.
2.1間歇泉現象機理分析 …………………………………………………………… 60
4.
2.2解決間歇泉問題的措施 ………………………………………………………… 68
4.
3發動機預冷方案國內外發展概況 …………………………………………………… 73
4.
3.1排放預冷方案 …………………………………………………………………… 73
4.
3.2自然循環預冷方案 ……………………………………………………………… 75
4.
3.3強制循環預冷方案 ……………………………………………………………… 77
4.
3.4組合式預冷方案 ………………………………………………………………… 78
4.
4預冷系統仿真分析 …………………………………………………………………… 79
4.
4.1物理模型概述 …………………………………………………………………… 79
4.4.2基本方程
………………………………………………………………………… 79
4.
4.3兩相流動流型判別 ……………………………………………………………… 83
4.
4.4沸騰傳熱特征點的判別 ………………………………………………………… 85
4.
4.5相間摩擦模型 …………………………………………………………………… 87
4.4.6空泡份額
………………………………………………………………………… 88
4.
5預冷系統設計原則 …………………………………………………………………… 91
4.
5.1預冷方案的確定 ………………………………………………………………… 91
4.
5.2預冷系統布局設計 ……………………………………………………………… 92
4.
5.3回流管參數設計 ………………………………………………………………… 93
4.
5.4氦氣引射系統設計 ……………………………………………………………… 94
4.
5.5強排時間的選擇 ………………………………………………………………… 94
4.6預冷案例分析
………………………………………………………………………… 94
4.
6.1地面循環預冷 +空中引射循環 ………………………………………………… 95
4.
6.2地面循環預冷 +空中排放預冷 …………………………………………………99
第5章增壓輸送系統總裝設計 …………………………………………………………… 103
5.
1增壓輸送系統總裝布局 …………………………………………………………… 103
5.
1.1管路系統布局 ………………………………………………………………… 103
5.
1.2閥門附件布局 ………………………………………………………………… 105
5.
2增壓輸送系統安裝 ………………………………………………………………… 105
5.2.1管路安裝
……………………………………………………………………… 105
5.
2.2閥門附件安裝 ………………………………………………………………… 107
5.
3增壓輸送系統管路設計 …………………………………………………………… 108
5.
3.1導管材料選用 ………………………………………………………………… 108
5.
3.2導管焊接要求 ………………………………………………………………… 110
5.
3.3小直徑導管設計 ……………………………………………………………… 110
5.
3.4大直徑導管設計 ……………………………………………………………… 111
5.
3.5導管強度校核與計算 ………………………………………………………… 114
5.
3.6導管強度試驗 ………………………………………………………………… 118
5.4密封結構設計
……………………………………………………………………… 119
5.
4.1泄漏與密封 …………………………………………………………………… 119
5.
4.2影響密封的因素 ……………………………………………………………… 120
5.
4.3密封形式及選擇 ……………………………………………………………… 120
5.
4.4法蘭連接密封設計 …………………………………………………………… 125
5.
4.5螺紋連接密封結構設計 ……………………………………………………… 130
5.
4.6低溫密封設計和使用準則 …………………………………………………… 131
5.
4.7密封結構安裝要求 …………………………………………………………… 131
5.
4.8密封結構檢漏 ………………………………………………………………… 132
5.
4.9密封結構試驗 ………………………………………………………………… 132
5.5補償器設計
………………………………………………………………………… 134
5.5.1補償器簡介 …………………………………………………………………… 134
5.
5.2補償器設計標準 ……………………………………………………………… 135
5.
5.3補償器的結構設計 …………………………………………………………… 136
5.
5.4補償器強度校核 ……………………………………………………………… 139
5.
5.5補償器試驗 …………………………………………………………………… 141
5.
5.6補償器制造技術 ……………………………………………………………… 143
5.6緊固件選用
………………………………………………………………………… 143
5.
6.1緊固件選用一般要求 ………………………………………………………… 144
5.
6.2典型緊固件選用 ……………………………………………………………… 144
5.
6.3低溫下緊固件選用要求 ……………………………………………………… 145
5.7絕熱設計
…………………………………………………………………………… 146
5.8防熱設計
…………………………………………………………………………… 146
5.
9低溫氧系統安全性 ………………………………………………………………… 147
5.
9.1脫脂一般要求 ………………………………………………………………… 147
5.
9.2管路及閥門附件脫脂要求 ……………………………………………………148
第6章增壓輸送系統仿真分析 …………………………………………………………… 149
6.
1貯箱三維仿真分析 ………………………………………………………………… 149
6.
1.1液氧貯箱物理模型 …………………………………………………………… 149
6.
1.2液氧貯箱數學模型 …………………………………………………………… 150
6.1.3典型算例
……………………………………………………………………… 152
6.
2全系統仿真分析 …………………………………………………………………… 154
6.2.1模塊化建模 …………………………………………………………………… 155
6.
2.2全系統建模及分析 ……………………………………………………………160 第7章低溫推進劑 POGO抑制設計 ……………………………………………………… 164
7.1
POGO的起源 ……………………………………………………………………… 164
7.2
POGO振動原理及抑制方法 ……………………………………………………… 164
7.2.1
POGO振動原理 ……………………………………………………………… 164
7.2.2
POGO抑制方法 ……………………………………………………………… 165
7.3
POGO抑制設計一般方法 ………………………………………………………… 167
7.3.1數學模型
……………………………………………………………………… 167
7.
3.2頻率窗口曲線 ………………………………………………………………… 171
7.
3.3穩定性分析 …………………………………………………………………… 171
7.
3.4蓄壓器參數設計 ……………………………………………………………… 177
7.3.5
POGO試驗 …………………………………………………………………… 178
7.4低溫推進劑
POGO抑制特點 ……………………………………………………… 182
7.4.1數學模型
……………………………………………………………………… 183
7.
4.2低溫蓄壓器設計 ……………………………………………………………… 186
7.4.3低溫
POGO試驗 ………………………………………………………………189
第8章閥門設計、分析與試驗 …………………………………………………………… 192
8.
1閥門基本設計原則 ………………………………………………………………… 192
8.
1.1密封性和漏率要求 …………………………………………………………… 193
8.
1.2壓降和流通能力 ……………………………………………………………… 193
8.
1.3環境和工作條件的適應性 …………………………………………………… 194
8.1.4響應時間
……………………………………………………………………… 195
8.
1.5工作壽命和貯存期限 ………………………………………………………… 195
8.
1.6工作可靠性 …………………………………………………………………… 195
8.
1.7維護使用性能 ………………………………………………………………… 196
8.
1.8尺寸、質量和成本 …………………………………………………………… 196
8.
2閥門產品典型結構設計 …………………………………………………………… 196
8.2.1加注閥
………………………………………………………………………… 197
8.
2.2液氧排氣閥 …………………………………………………………………… 199
8.2.3安全閥
………………………………………………………………………… 200
8.
2.4氣瓶充氣閥 …………………………………………………………………… 201
8.2.5電磁閥
………………………………………………………………………… 202
8.2.6電爆閥
………………………………………………………………………… 203
8.2.7減壓閥
………………………………………………………………………… 204
8.
2.8壓力信號器 …………………………………………………………………… 206
8.
2.9破裂膜片閥 …………………………………………………………………… 208
8.
2.10其他閥門及附件 ……………………………………………………………… 208
8.
3閥門產品仿真分析 ………………………………………………………………… 211
8.
3.1動態特性分析 ………………………………………………………………… 211
8.
3.2內部流場分析 ………………………………………………………………… 214
8.
3.3結構強度有限元分析 ………………………………………………………… 216
8.
3.4彈性元件有限元分析 ………………………………………………………… 218
8.
3.5沖擊載荷有限元分析 ………………………………………………………… 219
8.
3.6電磁鐵仿真設計與分析 ……………………………………………………… 222
8.
4閥門產品試驗技術 ………………………………………………………………… 225
8.4.1概述
…………………………………………………………………………… 225
8.4.2試驗項目
……………………………………………………………………… 227
8.
4.3閥門產品試驗與要求 …………………………………………………………227
第9章增壓輸送系統可靠性設計 ………………………………………………………… 239
9.1可靠性設計
………………………………………………………………………… 239
9.2可靠性分析
………………………………………………………………………… 239
9.
2.1故障模式和影響分析 ………………………………………………………… 240
9.
2.2故障樹分析 …………………………………………………………………… 240
9.3可靠性預計
………………………………………………………………………… 241
9.
3.1可靠性預計方法 ……………………………………………………………… 241
9.
3.2閥門產品可靠性預計示例 …………………………………………………… 242
9.4可靠性試驗
………………………………………………………………………… 244
9.5可靠性評估
………………………………………………………………………… 244
9.
5.1單機級產品可靠性評估 ……………………………………………………… 244
9.
5.2閥門單機可靠性評估示例 …………………………………………………… 247
9.
5.3系統級可靠性綜合評估方法 …………………………………………………249
參考文獻 ……………………………………………………………………………………… 252
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運載火箭液氧煤油增壓輸送 作者簡介
張衛東，同志現任我國新一代長征六號運載火箭總設計師、總指揮，長期從事運載火箭研制和科研管理工作，主要完成了液氧煤油增壓輸送系統研究，解決了液氧箱自生增壓、液氧煤油發動機預冷和POGO抑制等重大關鍵技術，達到國際領先水平。曾獲得國家科技進步二等獎1項、國防科技進步一等獎1項、國務院政府津貼等，入選百千人才工程。
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