液体火箭发动机非线性静特性与响应特性
作者：沈赤兵 著
出版时间：2019年版
内容简介
本书通过静、动态特性非线性数学模型分析干扰因素对泵压式液体火箭发动机性能的影响，试验验证模型的准确度；建模分析空间小推力高压燃烧室推进系统的响应特性；对电动气阀、气动液阀等阀门组件建立非线性数学模型并分别进行响应特性分析；对液氧/煤油/气氢三组元模型发动机系统进行建模仿真和系统稳定性分析。本书是作者长期从事液体火箭发动机理论与试验研究工作的总结，结合非线性动力学等新兴学科，从一个全新的视角来研究液体火箭发动机系统，对液体火箭发动机系统的建模、性能分析和试验研究有参考价值。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 液体火箭发动机非线性静特性和响应特性研究的用途 1
1.3 国内外研究工作的评述 2
1.3.1 大型液体火箭发动机非线性静特性与响应特性研究工作评述 2
1.3.2 小推力液体火箭发动机非线性静特性与响应特性研究工作评述 10
1.4 本书的主要内容 13
第2章 用非线性模型分析干扰因素对液体火箭发动机性能的影响 16
2.1 引言 16
2.2 描述发动机静特性的非线性数学模型 19
2.3 发动机性能参数对干扰因素的敏感度分析 27
2.3.1 计算方法 27
2.3.2 计算结果及分析 28
2.3.3 小结 32
2.4 内部干扰因素对液体火箭发动机性能影响的随机仿真 33
2.4.1 随机仿真的计算方法 34
2.4.2 计算结果及分析 41
2.4.3 小结 47
2.5 发动机静特性数学模型的验证及随机仿真的应用 48
2.5.1 发动机静特性数学模型验证的意义 48
2.5.2 基于随机仿真的验证方法 48
2.5.3 验证的结果及分析 51
2.5.4 小结 62
2.6 结论 62
第3章 干扰因素对液体火箭发动机性能影响的过渡特性研究 64
3.1 引言 64
3.2 描述发动机动态特性的非线性数学模型 65
3.3 单干扰因素对发动机性能影响的动态仿真 69
3.3.1 计算方法 69
3.3.2 单干扰因素对发动机性能影响的动态仿真结果 70
3.4 发动机动态特性数学模型的验证 71
3.4.1 验证模型的方法 71
3.4.2 验证的结果及分析 72
3.5 结论 76
第4章 推进剂利用系统对液体火箭发动机性能的影响分析 77
4.1 引言 77
4.2 发动机的非线性数学模型 78
4.3 计算方法 83
4.3.1 Broyden法 83
4.3.2 小偏差方法 83
4.4 计算结果及分析 84
4.5 结论 87
第5章 小推力推进系统响应特性的分析 88
5.1 引言 88
5.2 系统方案的设定 88
5.3 系统各部件的数学模型的建立 90
5.3.1 管道模型 90
5.3.2 电动气阀的准稳态方程 91
5.3.3 喷注器的准稳态方程 92
5.3.4 燃烧室模型 92
5.4 计算结果及分析 93
5.4.1 燃烧时滞对高压系统响应特性的影响 93
5.4.2 高、低压系统响应特性的比较 97
5.5 结论 99
第6章 阀门组件响应特性分析 101
6.1 引言 101
6.2 电动气阀响应特性分析 101
6.2.1 电动气阀概况 101
6.2.2 电动气阀的数学模型 103
6.2.3 数学模型的非线性特点 105
6.2.4 电动气阀的计算结果及分析 106
6.2.5 小结 113
6.3 气动液阀启动特性分析 114
6.3.1 气动液阀的数学模型 114
6.3.2 计算结果及分析 117
6.3.3 小结 130
6.4 杠杆式气动液阀响应特性分析 131
6.4.1 阀体结构和基本假设 132
6.4.2 基本方程 133
6.4.3 响应特性分析 138
6.4.4 电动气阀和气动液阀联立计算 145
6.4.5 小结 152
第7章 模型发动机试验系统仿真研究 154
7.1 试验系统介绍 154
7.1.1 供应系统 154
7.1.2 测控系统 156
7.1.3 推力室组件 156
7.2 系统模型 157
7.2.1 液体管路模型 157
7.2.2 气体管路模型 158
7.2.3 阀门模型 159
7.2.4 文氏管模型 159
7.2.5 三组元发动机燃烧室模型 160
7.3 试验系统动态特性分析 161
7.3.1 仿真结构 161
7.3.2 试验系统动态过程仿真 162
7.4 稳定性分析 165
7.4.1 特征值分析 165
7.4.2 波特图、奈奎斯特曲线 165
7.5 结论 167
参考文献 168
附录 小推力推进系统数学模型的求解 174
A.1 特征线法求解 174
A.2 定步长四阶龙格-库塔积分法 177
A.3 求解过程 178
彩图
