哈工大 航天技术概论第2章动力装置.ppt

1.推力室 推力室是液体推进剂进行喷注、雾化、混合和燃烧，并使 燃气膨胀以高速喷出产生推力的部件。 包括喷注器、燃烧室和喷管三部分。 火箭发动机 喷气发动机 空气喷气发动机 组合发动机 涡轮喷气发动机 涡轮风扇喷气发动机 冲压发动机 化学火箭发动机 电火箭发动机 核火箭发动机 太阳能火箭发动机 整体式发动机 火箭冲压发动机 整体式火箭发动机 2.1动力装置的分类 第二章 动力装置 空气喷气发动机是利用大气层中的空气与发动机所携带的 燃料燃烧产生高温燃气，因此，其只能在大气层内工作。 火箭发动机是利用自身携带的氧化剂和燃料燃烧产生高温 高压气体，它既能在大气层内工作，又能在大气层外工作。 组合发动机指两种或两种以上不同类型发动机的组合。 2.2.1 涡轮喷气发动机 这种发动机因用涡轮做压气机的驱动源而得名，简称涡轮发动机。 2.2 空气喷气发动机 2.2.2 涡轮风扇发动机 由喷管排出燃气和风 扇排出空气的涡轮喷气 发动机称为涡轮风扇发 动机，它由进气道、风 扇、压气机、带动压气 机的涡轮、带动风扇的 涡轮、燃烧室和喷管组 成。如图2.3所示。 2.2.3 冲压发动机 冲压发动机是依靠迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压的一种空气喷气式发动机。 按飞行速度分为亚音速和超音速冲压发动机 按燃烧速度分为亚燃和超燃冲压发动机 图2.5 冲压发动机示意图 特点： 构造简单、质量小、成本低。 高速飞行状态（Ma2）经济性好。 低速时推力小，耗油率高。静止时 不能产生推力。 2.3.1 发动机的主要参数 2.3 化学火箭发动机 第二章 动力装置 2.3.1.1 推力 1）推力室的推力 推力室工作期间，作用在推力室内表面上的燃气压力和未受扰动的周围介质作用在推力室外表面的压力的合力的轴向分量。 燃气压强pg 大气压强p3 A2 p2 v2 燃烧室 喷管 喉部 t 喷管出口 第二章 动力装置 思考： 1.化学火箭发动机的推力与飞行器的飞行速度有关吗？ 2.随着飞行高度的增加，化学火箭发动机的推力如何变化？ 定常流动量方程：作用在控制体上的合外力等于单位时间内 流出控制体与流入控制体的流体的动量差。 内壁面作用于控制体上的压力 端面压力 x p2 （2.8） 对于恒定推力，忽略启动和关机过渡过程，上式可简化为 (2.9) 2.3.1.2 总冲和比冲 总冲It 为整个工作时间内推力对时间的积分，即 比冲Is 为单位质量的推进剂所产生的总冲。 (2.10) 第二章 动力装置 2.3.2 液体火箭发动机 2.3.2.1 发动机的组成、结构及工作原理 液体火箭发动机一般包括推力室、 推进剂的贮箱，强迫推进剂进入推力室 的推进输送系统，推进剂流量调节控制 装置和发动机架等。 第二章 动力装置 喷注器 燃烧室 喷管 2.推进剂输送系统 将推进剂从贮箱输送到推力室的系统称为推进剂输送系统。目前液 体火箭发动机的输送系统有挤压式和泵压式两种。 （1）挤压式输送系统。其借助于高压气体的压强，将推进剂由贮箱挤 压到推力室中。 第二章 动力装置 1—燃烧剂贮箱； 2—氧化剂贮箱； 3—增压活门； 4—涡轮； 5—齿轮箱； 6—氧化剂泵； 7—燃烧剂泵； 8—主活门； 9—推力室； 10—燃气发生器； 11—蒸发器； 12—火药启动器 图 2-12 （2）泵压式输送系统。利用涡轮泵提高来自贮箱的推进剂的压强，使推 进剂按规定的流量和压强进入燃烧室。 第二章 动力装置 2.3.2.2 液体推进剂 1.液体推进剂的分类 单组元、双组元和三组元推进剂 单组元推进剂：是指在同一物质中既含有氧化剂又含有燃烧剂。 双组元推进剂：是指一个是氧化剂，另一个组元是燃烧剂。它们被分 别贮存，并且在燃烧室以外不混合。 三组元推进剂：是指由氧化剂、燃烧剂和具有小摩尔质量的组元组成。 高沸点推进剂、低沸点推进剂和低温推进剂 第二章 动力装置 高沸点推进剂：沸点高于298K。如硝酸、偏二甲肼、火箭煤油。 低沸点推进剂：沸点低于298K，但高于120K。如四氧化二氮。 低温推进剂：沸点低于120K。如液氧、液氢、液氟 2.主要的液体推进剂 氧化剂 液氧 硝酸 四氧化二氮 过氧化氢 燃烧剂 液氢 偏二甲肼 火箭煤油 一甲基肼 肼 推进剂组合 液氧+液氢 硝酸+偏二甲肼 四氧化二氮+偏二甲肼 液氧+火箭煤油 第二章 动力装置