火箭武器发射过程产生的燃气射流对发射系统有强烈的冲击作用，其冲击载荷是武器系统结构刚强度、冲击与防护设计的重要依据。因此，如何获取和合理使用燃气射流的冲击载荷成为火箭武器研究领域的关键问题。本书通过描述和分析燃气射流的流动特性，求解了燃气射流对发射系统作用的力学行为；并结合工程实践，阐明了燃气射流与火箭发射系统的相互作用关系，给出了燃气射流流动特性的实验测量和数值仿真方法，提供了压强参量和流场信息的具体测量方法。本书研究成果有效解决了燃气射流冲击载荷的工程求解问题。
本书包括6章内容：第1章讲述流体的流动与推力的产生；第2章介绍火箭武器系统及其发射技术；第3章讨论火箭燃气的生成、流动及其特性；第4章讨论火箭武器发射过程中燃气射流的流动形态；第5章介绍燃气射流的实验测量方法；第6章介绍燃气射流的数值仿真方法。
样章试读
目录
- 目录
序
前言
第1章 流体的流动与推力的产生 1
1.1 流动产生推力的4个例子 2
1.1.1 4个例子 2
1.1.2 例子的运动原理 4
1.2 火箭发动机推进技术 6
1.2.1 火箭推进剂的发展历史 6
1.2.2 拉瓦尔喷管的工作原理 7
1.2.3 气体压强与推力 9
1.3 流体遇阻与压强变化 10
1.3.1 不可压缩流体遇阻时的压强变化 10
1.3.2 可压缩流体遇阻时的压强变化 11
1.3.3 流动遇阻与压强变化的关系 12
1.4 内容导读 13
1.4.1 冲击载荷与结构设计关系 13
1.4.2章节逻辑关系 14
本章小结 15
参考文献 16
第2章 火箭武器系统及其发射技术 17
2.1 参数与坐标定义 18
2.1.1 坐标系 18
2.1.2 参数的含义、符号及单位 18
2.2 火箭弹的构成与性能 20
2.2.1 火箭弹组成部件及其功能 21
2.2.2 火箭弹的飞行稳定性 22
2.2.3 火箭发动机的分类 23
2.2.4 固体火箭发动机的装药与燃烧 24
2.2.5 燃气在喷管中的流动特征 27
2.3 火箭炮发展历史、构成及功能 30
2.3.1 发射装置 31
2.3.2 运行底盘与地面支撑系统 39
2.3.3 指挥与控制系统 41
2.3.4 辅助系统 41
2.4 火箭弹发射技术 41
2.4.1 火箭弹发射过程 44
2.4.2 燃气射流对发射系统的冲击 45
2.4.3 倾斜发射与垂直发射技术 47
2.4.4 同时离轨发射技术 49
本章小结 50
参考文献 50
第3章 燃气的生成、流动及其特性 52
3.1 固体火箭推进剂组成与特性 52
3.1.1 双基推进剂 54
3.1.2 复合推进剂 55
3.1.3 复合双基推进剂 55
3.1.4 推进剂的组成与燃烧成分 55
3.2 推进剂的燃烧与燃气的生成 57
3.2.1 双基推进剂的燃烧模型 57
3.2.2 复合推进剂的燃烧模型 62
3.3 燃气流动与推力的产生 65
3.3.1 燃气的排出与推力的产生 65
3.3.2 燃气的一维流动 67
3.3.3 喷管形状对流动的影响 73
3.4 燃气及其流动的基本属性 77
3.4.1 关于气体流动的假设与基本定义 78
3.4.2 气体状态方程 81
3.4.3 气体的可压缩性与黏性 82
3.4.4 高温气体的热力学特性 85
3.4.5 多组分混合气体 86
3.5 燃气流动模型的选择 88
3.5.1 绝热流动与等熵流动模型 88
3.5.2 理想流体(无黏性流体)流动模型 89
3.5.3 不可压缩流体流动模型 89
3.5.4 湍流效应 90
3.5.5 有限速率化学反应 90
本章小结 90
参考文献 91
第4章 燃气射流的流动形态 92
4.1 火箭弹发射过程的5 个阶段 93
4.1.1 定向器前后盖的开启方式 93
4.1.2 点火阶段 94
4.1.3 闭锁解脱阶段 96
4.1.4 定向器内运动阶段 97
4.1.5 燃气射流冲击管口阶段 98
4.1.6 火箭弹远离定向器阶段 99
4.2 燃烧室与喷管内的流动形态 100
4.2.1 流动的维数 100
4.2.2 燃烧室及喷管内流动的特点 101
4.3 同口径筒式定向器内及管口流动形态 103
4.3.1 发射初期燃气流动区域几何构型 103
4.3.2 定向器内燃气流动形态和规律 105
4.3.3 管口冲击时燃气流动形态和规律 105
4.4 异口径筒式定向器流动与冲击形态 106
4.4.1 发射初期燃气流动区域及形态 107
4.4.2 定向器内运动过程燃气射流流动形态 108
4.4.3 管口冲击时流动几何构型 109
4.5 同时离轨定向器燃气流动与冲击形态 109
4.5.1 发射初期燃气流动区域的几何构型 109
4.5.2 定向器内燃气流动形态与规律 110
4.6 滑轨式和笼式定向器内燃气射流流动与冲击形态 111
4.6.1 发射初期燃气射流流动区域几何构型 111
4.6.2 在轨运动时燃气流动区域几何构型 112
4.7 迎气面面积与燃气冲击力 113
本章小结 115
参考文献 115
第5章 燃气射流的实验测量 117
5.1 燃气射流流场参数的定义 121
5.1.1 压强的测量历史 122
5.1.2 测量压强的标准装置 123
5.1.3 与压强有关的几个概念 127
5.1.4 运动流体的压强测量 132
5.2 燃气自由射流流场压强的测量 148
5.2.1 自由射流流场的典型结构 148
5.2.2 自由射流流场压强分布 152
5.2.3 自由射流流场压强测量系统的构建 153
5.2.4 某自由射流流场压强测量系统实例 156
5.2.5 测点布设与流场预估 159
5.2.6 实验测量结果回归分析 170
5.2.7 实验测量实例 171
5.3 定向器迎气面冲击压强的测量 173
5.3.1 压强测点布设相关问题 174
5.3.2 实验测量与数据处理 182
5.4 燃气射流冲击力计算 188
本章小结 191
参考文献 192
第6章 燃气射流的数值仿真 194
6.1 计算流体力学与有限差分法 197
6.1.1 微分的差分运算 199
6.1.2 关于有限差分法的几个重要问题 201
6.1.3 差分方程的建立方法 205
6.2 燃气射流流动模型 208
6.2.1 燃气特性与流动模型 208
6.2.2 燃气射流数值仿真模型 210
6.2.3 流动方程组的数值求解过程 214
6.3 轴对称流动模型在燃气射流中的应用 221
6.3.1 喷管内流动仿真 222
6.3.2 自由射流流动仿真 232
6.3.3 定向器内流动仿真 238
6.3.4 管口冲击流动仿真 241
6.3.5 定向器管尾冲击流动仿真 246
6.4 燃气射流对发射系统的冲击载荷及其应用 252
6.4.1 集束式定向器迎气面冲击流动仿真 252
6.4.2 箱式定向器迎气面冲击流场仿真 256
6.4.3 滑轨式定向器燃气冲击流动仿真 265
6.4.4 同时离轨定向器燃气冲击流动仿真 268
本章小结 273
参考文献 276
后记 278
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