火箭武器發射過程的燃氣射流（簡體書）

本書簡要介紹了火箭導彈燃氣射流及其對發射裝置衝擊效應的基本規律，討論了燃氣射流的基本理論、概念、動力學問題及其數學模型處理方法。詳細給出了壓力和溫度等燃氣射流參數的測試原理和測試方法，介紹了測試元器件的選擇、試驗裝置設計、流場數值分析預估及測量數據回歸分析等方法。採用數值分析和典型數值格式，建立了黏性、湍流和含有限速率化學反應等多維多類流體的流動數學模型，提供了一整套包括方程差分、邊界條件與初始條件選擇及編程求解的燃氣流動數值分析流程。最後給出了典型工況下火箭燃氣射流與發射裝置間相互作用的數值仿真的一般方法。

目錄
序
前言
第1章 流體的流動與推力的產生 1
1.1 流動產生推力的4個例子 2
1.1.1 4個例子 2
1.1.2 例子的運動原理 4
1.2 火箭發動機推進技術 6
1.2.1 火箭推進劑的發展歷史 6
1.2.2 拉瓦爾噴管的工作原理 7
1.2.3 氣體壓強與推力 9
1.3 流體遇阻與壓強變化 10
1.3.1 不可壓縮流體遇阻時的壓強變化 10
1.3.2 可壓縮流體遇阻時的壓強變化 11
1.3.3 流動遇阻與壓強變化的關係 12
1.4 內容導讀 13
1.4.1 衝擊載荷與結構設計關係 13
1.4.2章節邏輯關係 14
本章小結 15
參考文獻 16
第2章 火箭武器系統及其發射技術 17
2.1 參數與坐標定義 18
2.1.1 坐標系 18
2.1.2 參數的含義、符號及單位 18
2.2 火箭彈的構成與性能 20
2.2.1 火箭彈組成部件及其功能 21
2.2.2 火箭彈的飛行穩定性 22
2.2.3 火箭發動機的分類 23
2.2.4 固體火箭發動機的裝藥與燃燒 24
2.2.5 燃氣在噴管中的流動特徵 27
2.3 火箭炮發展歷史、構成及功能 30
2.3.1 發射裝置 31
2.3.2 運行底盤與地面支撐系統 39
2.3.3 指揮與控制系統 41
2.3.4 輔助系統 41
2.4 火箭彈發射技術 41
2.4.1 火箭彈發射過程 44
2.4.2 燃氣射流對發射系統的衝擊 45
2.4.3 傾斜發射與垂直發射技術 47
2.4.4 同時離軌發射技術 49
本章小結 50
參考文獻 50
第3章 燃氣的生成、流動及其特性 52
3.1 固體火箭推進劑組成與特性 52
3.1.1 雙基推進劑 54
3.1.2 複合推進劑 55
3.1.3 複合雙基推進劑 55
3.1.4 推進劑的組成與燃燒成分 55
3.2 推進劑的燃燒與燃氣的生成 57
3.2.1 雙基推進劑的燃燒模型 57
3.2.2 複合推進劑的燃燒模型 62
3.3 燃氣流動與推力的產生 65
3.3.1 燃氣的排出與推力的產生 65
3.3.2 燃氣的一維流動 67
3.3.3 噴管形狀對流動的影響 73
3.4 燃氣及其流動的基本屬性 77
3.4.1 關於氣體流動的假設與基本定義 78
3.4.2 氣體狀態方程 81
3.4.3 氣體的可壓縮性與黏性 82
3.4.4 高溫氣體的熱力學特性 85
3.4.5 多組分混合氣體 86
3.5 燃氣流動模型的選擇 88
3.5.1 絕熱流動與等熵流動模型 88
3.5.2 理想流體(無黏性流體)流動模型 89
3.5.3 不可壓縮流體流動模型 89
3.5.4 湍流效應 90
3.5.5 有限速率化學反應 90
本章小結 90
參考文獻 91
第4章 燃氣射流的流動形態 92
4.1 火箭彈發射過程的5 個階段 93
4.1.1 定向器前後蓋的開啟方式 93
4.1.2 點火階段 94
4.1.3 閉鎖解脫階段 96
4.1.4 定向器內運動階段 97
4.1.5 燃氣射流衝擊管口階段 98
4.1.6 火箭彈遠離定向器階段 99
4.2 燃燒室與噴管內的流動形態 100
4.2.1 流動的維數 100
4.2.2 燃燒室及噴管內流動的特點 101
4.3 同口徑筒式定向器內及管口流動形態 103
4.3.1 發射初期燃氣流動區域幾何構型 103
4.3.2 定向器內燃氣流動形態和規律 105
4.3.3 管口衝擊時燃氣流動形態和規律 105
4.4 異口徑筒式定向器流動與衝擊形態 106
4.4.1 發射初期燃氣流動區域及形態 107
4.4.2 定向器內運動過程燃氣射流流動形態 108
4.4.3 管口衝擊時流動幾何構型 109
4.5 同時離軌定向器燃氣流動與衝擊形態 109
4.5.1 發射初期燃氣流動區域的幾何構型 109
4.5.2 定向器內燃氣流動形態與規律 110
4.6 滑軌式和籠式定向器內燃氣射流流動與衝擊形態 111
4.6.1 發射初期燃氣射流流動區域幾何構型 111
4.6.2 在軌運動時燃氣流動區域幾何構型 112
4.7 迎氣面面積與燃氣衝擊力 113
本章小結 115
參考文獻 115
第5章 燃氣射流的實驗測量 117
5.1 燃氣射流流場參數的定義 121
5.1.1 壓強的測量歷史 122
5.1.2 測量壓強的標準裝置 123
5.1.3 與壓強有關的幾個概念 127
5.1.4 運動流體的壓強測量 132
5.2 燃氣自由射流流場壓強的測量 148
5.2.1 自由射流流場的典型結構 148
5.2.2 自由射流流場壓強分佈 152
5.2.3 自由射流流場壓強測量系統的構建 153
5.2.4 某自由射流流場壓強測量系統實例 156
5.2.5 測點佈設與流場預估 159
5.2.6 實驗測量結果回歸分析 170
5.2.7 實驗測量實例 171
5.3 定向器迎氣面衝擊壓強的測量 173
5.3.1 壓強測點佈設相關問題 174
5.3.2 實驗測量與數據處理 182
5.4 燃氣射流衝擊力計算 188
本章小結 191
參考文獻 192
第6章 燃氣射流的數值仿真 194
6.1 計算流體力學與有限差分法 197
6.1.1 微分的差分運算 199
6.1.2 關於有限差分法的幾個重要問題 201
6.1.3 差分方程的建立方法 205
6.2 燃氣射流流動模型 208
6.2.1 燃氣特性與流動模型 208
6.2.2 燃氣射流數值仿真模型 210
6.2.3 流動方程組的數值求解過程 214
6.3 軸對稱流動模型在燃氣射流中的應用 221
6.3.1 噴管內流動仿真 222
6.3.2 自由射流流動仿真 232
6.3.3 定向器內流動仿真 238
6.3.4 管口衝擊流動仿真 241
6.3.5 定向器管尾衝擊流動仿真 246
6.4 燃氣射流對發射系統的衝擊載荷及其應用 252
6.4.1 集束式定向器迎氣面衝擊流動仿真 252
6.4.2 箱式定向器迎氣面衝擊流場仿真 256
6.4.3 滑軌式定向器燃氣衝擊流動仿真 265
6.4.4 同時離軌定向器燃氣衝擊流動仿真 268
本章小結 273
參考文獻 276
後記 278