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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 增压输送系统1

1.3 增压系统概述3

1.3.1 自生增压系统5

1.3.2 惰性气体增压系统6

1.3.3 预增压系统8

1.4 输送系统概述8

1.4.1 输送系统9

1.4.2 防漩防塌装置10

1.5 增压输送系统试验11

1.6 液氧煤油火箭增压输送系统12

1.6.1 液氧煤油发动机概述12

1.6.2 液氧煤油火箭增压输送系统设计14

1.6.3 发动机预冷系统16

1.6.4 低温推进剂加注16

第2章 液氧自生增压系统19

2.1 引言19

2.2 自生增压方案概述19

2.2.1 国外火箭液氧自生增压方案19

2.2.2 国内液氧煤油高压补燃发动机增压方案21

2.3 自生增压系统组成21

2.4 自生增压系统设计22

2.4.1 系统设计22

2.4.2 氧系统自生增压模型24

2.5 液氧自生增压系统试验34

2.5.1 氧系统冷流试验35

2.5.2 动力系统热试车36

第3章 氦气增压系统38

3.1 引言38

3.2 氦气增压38

3.2.1 常温氦增压方案38

3.2.2 冷氦增压方案39

3.2.3 超临界氦增压方案42

3.3 氦气增压系统设计45

3.3.1 “开式”氦气增压系统45

3.3.2 “闭式”氦气增压系统46

3.3.3 预增压系统及补压系统设计48

3.4 氦气增压计算48

3.4.1 气瓶放气过程计算48

3.4.2 增压气路计算50

3.4.3 输送管流阻计算54

3.4.4 发动机入口压力计算54

3.4.5 贮箱增压计算54

3.4.6 算例56

3.5 氦气增压系统试验与全系统冷流试验57

3.5.1 氦气增压系统试验57

3.5.2 全系统冷流试验57

第4章 液氧煤油发动机预冷系统59

4.1 发动机预冷系统概述59

4.2 间歇泉现象60

4.2.1 间歇泉现象机理分析60

4.2.2 解决间歇泉问题的措施68

4.3 发动机预冷方案国内外发展概况73

4.3.1 排放预冷方案73

4.3.2 自然循环预冷方案75

4.3.3 强制循环预冷方案77

4.3.4 组合式预冷方案78

4.4 预冷系统仿真分析79

4.4.1 物理模型概述79

4.4.2 基本方程79

4.4.3 两相流动流型判别83

4.4.4 沸腾传热特征点的判别85

4.4.5 相间摩擦模型87

4.4.6 空泡份额88

4.5 预冷系统设计原则91

4.5.1 预冷方案的确定91

4.5.2 预冷系统布局设计92

4.5.3 回流管参数设计93

4.5.4 氦气引射系统设计94

4.5.5 强排时间的选择94

4.6 预冷案例分析94

4.6.1 地面循环预冷＋空中引射循环95

4.6.2 地面循环预冷＋空中排放预冷99

第5章 增压输送系统总装设计103

5.1 增压输送系统总装布局103

5.1.1 管路系统布局103

5.1.2 阀门附件布局105

5.2 增压输送系统安装105

5.2.1 管路安装105

5.2.2 阀门附件安装107

5.3 增压输送系统管路设计108

5.3.1 导管材料选用108

5.3.2 导管焊接要求110

5.3.3 小直径导管设计110

5.3.4 大直径导管设计111

5.3.5 导管强度校核与计算114

5.3.6 导管强度试验118

5.4 密封结构设计119

5.4.1 泄漏与密封119

5.4.2 影响密封的因素120

5.4.3 密封形式及选择120

5.4.4 法兰连接密封设计125

5.4.5 螺纹连接密封结构设计130

5.4.6 低温密封设计和使用准则131

5.4.7 密封结构安装要求131

5.4.8 密封结构检漏132

5.4.9 密封结构试验132

5.5 补偿器设计134

5.5.1 补偿器简介134

5.5.2 补偿器设计标准135

5.5.3 补偿器的结构设计136

5.5.4 补偿器强度校核139

5.5.5 补偿器试验141

5.5.6 补偿器制造技术143

5.6 紧固件选用143

5.6.1 紧固件选用一般要求144

5.6.2 典型紧固件选用144

5.6.3 低温下紧固件选用要求145

5.7 绝热设计146

5.8 防热设计146

5.9 低温氧系统安全性147

5.9.1 脱脂一般要求147

5.9.2 管路及阀门附件脱脂要求148

第6章 增压输送系统仿真分析149

6.1 贮箱三维仿真分析149

6.1.1 液氧贮箱物理模型149

6.1.2 液氧贮箱数学模型150

6.1.3 典型算例152

6.2 全系统仿真分析154

6.2.1 模块化建模155

6.2.2 全系统建模及分析160

第7章 低温推进剂POGO抑制设计164

7.1 POGO的起源164

7.2 POGO振动原理及抑制方法164

7.2.1 POGO振动原理164

7.2.2 POGO抑制方法165

7.3 POGO抑制设计一般方法167

7.3.1 数学模型167

7.3.2 频率窗口曲线171

7.3.3 稳定性分析171

7.3.4 蓄压器参数设计177

7.3.5 POGO试验178

7.4 低温推进剂POGO抑制特点182

7.4.1 数学模型183

7.4.2 低温蓄压器设计186

7.4.3 低温POGO试验189

第8章 阀门设计、分析与试验192

8.1 阀门基本设计原则192

8.1.1 密封性和漏率要求193

8.1.2 压降和流通能力193

8.1.3 环境和工作条件的适应性194

8.1.4 响应时间195

8.1.5 工作寿命和贮存期限195

8.1.6 工作可靠性195

8.1.7 维护使用性能196

8.1.8 尺寸、质量和成本196

8.2 阀门产品典型结构设计196

8.2.1 加注阀197

8.2.2 液氧排气阀199

8.2.3 安全阀200

8.2.4 气瓶充气阀201

8.2.5 电磁阀202

8.2.6 电爆阀203

8.2.7 减压阀204

8.2.8 压力信号器206

8.2.9 破裂膜片阀208

8.2.10 其他阀门及附件208

8.3 阀门产品仿真分析211

8.3.1 动态特性分析211

8.3.2 内部流场分析214

8.3.3 结构强度有限元分析216

8.3.4 弹性元件有限元分析218

8.3.5 冲击载荷有限元分析219

8.3.6 电磁铁仿真设计与分析222

8.4 阀门产品试验技术225

8.4.1 概述225

8.4.2 试验项目227

8.4.3 阀门产品试验与要求227

第9章 增压输送系统可靠性设计239

9.1 可靠性设计239

9.2 可靠性分析239

9.2.1 故障模式和影响分析240

9.2.2 故障树分析240

9.3 可靠性预计241

9.3.1 可靠性预计方法241

9.3.2 阀门产品可靠性预计示例242

9.4 可靠性试验244

9.5 可靠性评估244

9.5.1 单机级产品可靠性评估244

9.5.2 阀门单机可靠性评估示例247

9.5.3 系统级可靠性综合评估方法249

参考文献252