航空航天技术概论第三章飞行器的动力系统.ppt

3.3.4 涡轮喷气发动机的工作状态 起飞状态、最大状态、额定状态、巡航状态和慢车状态。 　　起飞状态：推力最大，发动机的转速和涡轮前温度都最高，允许工作5~10min　　最大状态：起飞推力的85%~90%，工作时间不超过30　　额定状态：推力等稍低于最大状态，连续工作　　巡航状态：起飞推力的65%~75%，耗油率低，经济性好，连续工作　　慢车状态：起飞推力的3%~5%，稳定工作的最小转速状态，效率很低，允许工作5～10min 3.4 火箭发动机 　　不仅自带燃烧剂，而且自带氧化剂，所以不但能在大气层内工作，也可在大气层外的真空中工作，是火箭、导弹和航天器飞行的主要动力。目前发射的各种人造卫星、登月飞船和各种宇宙飞行器都采用火箭发动机为其动力装置。 3.4.1 火箭发动机的主要性能参数 　　推力 (N)　　冲量和总冲 推力对工作时间的积分，反映了发动机工作能力的大小（N·s）　　比冲 发动机燃烧1kg推进剂所产生的能量（m/s) 3.4.2　液体火箭发动机 两大类：化学能火箭发动机和非化学能火箭发动机。 燃烧剂和氧化剂总称为推进剂。 按推进剂类型的不同火箭发动机又可以：液体火箭发动机、固体火箭发动机和液、固混合发动机。 按推进剂的组元分为：单组元、双组元和三组元液体火箭发动机。 　 1、单组元液体火箭发动机 　　结构简单，能量低，比冲低 　 2、双组元液体火箭发动机 双组元液体火箭发动机的组成及工作原理 组成：推进剂输送系统，流量调节控制活门，推力室(喷注器、燃烧室、喷管) 冷却系统 组成：推进剂输送系统，流量调节控制活门，推力室(喷注器、燃烧室、喷管) 冷却系统 功用：按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂 分类：挤压式输送系统、泵式输送系统 结构简单可靠，易实现多次起动，结构质量较大 系统结构复杂，但质量轻 推力室　　功用：将液体推进剂混合、燃烧，化学能转变成推力 　　（2）液体推进剂　　① 对推进剂的要求　　能量高　　良好的物理和化学安定性　　无毒性，对金属无腐蚀作用　　推进剂中有一组元传热性好，可用来冷却推力室壁　　粘度小　　燃烧性能好　　经济性好、成本低 　　② 主要的液体推进剂　　氧化剂 　　液氧O2 液氟F2 硝酸HNO3　　过氧化氢H2O2 四氧化二氮N2O4　　燃烧剂 　　液氢H2 航空煤油 肼及其衍生物N2H4　　(CH3)2N2H2 混胺 3、液体火箭发动机的优缺点 　　优点 —— 比冲高，推力范围大，能反复起动，推力大小较易控制，工作时间长；　　 缺点 —— 推进剂不宜长期贮存，作战使用性能差 3.4.3 固体火箭发动机 1、固体火箭发动机的组成及工作原理 　　组成：药柱、燃烧室、喷管组件、点火装置 2、 固体火箭发动机的推进剂 　种类：胶体（双基）推进剂和复合推进剂　药柱形状和特点　形状由推进剂和发动机的原始参数来确定。 固体火箭发动机的优缺点　　优点 —— 结构简单，可靠性高；操作简便；固体推进剂性能稳定，可长期贮存　　缺点 —— 推进剂能量比液体推进剂低，比冲较小；工作时间短，燃烧室压力和工作时间对装药初始温度较敏感；推力大小、方向调节困难；重复起动困难，一般只能一次性工作 3.4.4 固-液混合火箭发动机 1、固-液混合发动机的组成和工作原理 多采用固体的燃烧剂和液体的氧化剂，这样可以提高推进剂的平均比冲。 工作原理：1气体→2降压→3中氧化剂→通过4 → 5雾化后→ 6孔里点燃→7内燃烧→ 8排出。 2、固-液混合发动机的特点 混合推进剂性能较好；  结构较简单； 推力调节、重复起动方便 3.5.1 火箭发动机与冲压发动机组合 3.5 组合发动机 火箭发动机与冲压发动机形成的组合发动机有以下特点： 1) 比冲比火箭发动机高，可达5000~12000m/s； 2)不需要预燃室、点火器、火焰稳定器，结构简化 3) 迎面推力提高，扩大了使用范围，性能优良。 4) 结构紧凑，尺寸小，重量轻，性能明显优于非组合发动机 3.5.2 涡轮喷气发动机与冲压发动机组合 涡喷发动机先开始工作，飞行器加速到一定飞行Ma =3~3.5后停车，冲压发动机工作。 3.5.3 火箭发动机与涡轮喷气发动机组合 3.6 特殊发动机 各种火箭发动机的比冲： 液体火箭发动机(常规推进剂)：2 500m／s~5 000m／s； 固体火箭发动机：2 500m／s~3 000m／s 电火箭发动机： 4 000m／s~250 000m/s 核火箭发动机： 2500m/s~100 000m/