1、第二章1、總體對發(fā)動機設計提出的技術要求包括哪些方面；飛行器總體對發(fā)動機設計提出的技術要求主要在發(fā)動機用途、工作性能、質量和結構尺寸、環(huán)境條件及經濟性等方面，同時在設計任務書中給出對這些參數的具體要求，它們是發(fā)動機設計的主要依據。2、液體火箭發(fā)動機系統(tǒng)設計主要有哪四個階段；發(fā)動機系統(tǒng)設計主要有：系統(tǒng)方案論證、系統(tǒng)方案設計、系統(tǒng)試驗和系統(tǒng)定型四個階段3、液體火箭發(fā)動機主要參數的選擇有哪些；根據導彈或火箭總體設計部門提出的基本要求，可以設計選擇發(fā)動機一系列可變參數，如推進劑的選擇、混合比的選擇、燃燒室壓力的選擇、噴管擴張比的選擇、推進劑質量的選擇、系統(tǒng)參數平衡等。4、擠壓系統(tǒng)分類 、貯箱增壓壓力的

2、確定；分類：貯氣系統(tǒng)、液體汽化系統(tǒng)、化學反應系統(tǒng)確定：擠壓式系統(tǒng)貯箱增壓壓力的提高會引起整個供應系統(tǒng)的質量大大增加（主要是貯箱結構質量），所以擠壓式系統(tǒng)的燃燒室壓力都不取得很高。一般在比沖和質量的折中考慮下，選取一個合理的較低燃燒室壓力，保證貯箱壓力較低，同時設計時應力求減少供應系統(tǒng)的流阻損失。 （第2章液發(fā)系統(tǒng)設計ppt P86）5、泵壓式系統(tǒng)貯箱增壓壓力的確定；（第2章液發(fā)系統(tǒng)設計ppt P114）（1）保證泵不發(fā)生汽蝕 （2）保證貯箱不破壞 （3）對增壓氣瓶的影響 確定方法：計算得到按系統(tǒng)質量最輕條件的增壓壓力為P1，滿足泵汽蝕條件的增壓壓力為P2。（1）P1P2；（2）P1P2；（3）

3、P1P2。綜上所述，增壓壓力的選擇應根據以上幾個部件的總質量為最輕來確定，然后檢驗動力系統(tǒng)的工作是否滿足來作適當的調整。6、發(fā)動機混合比和推力矢量控制方案；推力矢量控制：方法的選擇取決于所需力矩的大小，也和發(fā)動機系統(tǒng)和結構方案有關。（第2章液發(fā)系統(tǒng)設計ppt P133）（1）單推力室發(fā)動機 ：燃氣舵、輔助射流、二次噴射控制、 擺動推力室或噴管（2）多推力室發(fā)動機：兩室、三室、四室 發(fā)動機混合比： 混合比開環(huán)控制（混合比控制的最簡單形式是在推進劑主管路中設置適當尺寸的校準孔板。）、混合比閉環(huán)控制 （第2章液發(fā)系統(tǒng)設計ppt P145）7、擠壓式系統(tǒng)管路特性和組元混合比的調整計算；擠壓系統(tǒng)的管路特

4、性：就是推進劑管路系統(tǒng)的壓力損失和系統(tǒng)中推進劑組元流量之間的函數關系。組元混合比的調整計算：可采用下面兩種方法：液路裝節(jié)流圈、增壓氣路安裝節(jié)流元件 （第2章液發(fā)系統(tǒng)設計ppt P153）8、液體火箭發(fā)動機控制系統(tǒng)設計的基本步驟；第三章3.11、 推力室的組成主要由推力室頭部、燃燒室和噴管組成，噴管由收斂段（亞聲速噴管段）和擴張段（超聲速噴管段）組成。推力室還包括其它一些部件，例如，對于非自燃推進劑的點火裝置、推力室固定部件、推力傳遞裝置、推進劑入口分配部件（燃氣導管、冷卻劑入口集液器等）。2、推力室的主要設計內容1. 根據要求的海平面或真空推力和比沖，推進劑混合比，以及推力室的最大外廓尺寸和質

5、量限制等，選擇燃燒室壓力和噴管出口壓力參數。2. 根據熱力氣動計算結果，給出推力室的地面或真空理論比沖、理論質量流量、臨界截面積、噴管面積比等。3. 根據定型推力室的性能數據，選擇燃燒室效率和噴管效率，確定推力室的實際地面或真空比沖，實際流量和臨界截面積等。4. 根據選擇的燃燒室特征長度，質量流量密度和收縮比，確定燃燒室直徑和長度，根據面積比，設計噴管型面。5. 噴注器、燃燒室和噴管的具體結構設計，其中包括再生冷卻劑的選擇，材料的選用，加工方法和檢驗方法的確定。6. 根據推力室的初步結構方案，進行有關的傳熱、流阻損失和強度等各項計算。7. 繪制推力室圖紙、編寫生產、試驗技術文件，設計和計算說明

6、書，根據發(fā)動機的研制3.23、燃燒室的設計要求1. 合理選擇燃燒室尺寸和形狀，在最小的容積下得到最高的燃燒效率。2. 減小燃氣的總壓損失。3. 合理地組織內、外冷卻，防止內壁燒蝕。4. 結構簡單，質量輕，工作可靠。4、影響完全燃燒程度的主要因素1. 燃料霧化和混合氣形成的質量。取決于噴嘴的形式，噴嘴在推力室頭部的位置及推力室頭部的形狀、燃燒室的形狀，燃料霧化和混氣形成的質量愈差，則其化學反應進行得完全所需的時間也愈長。2. 推進劑停留時間。（燃燒室初步設計需要選擇的參數）5、經常采用的燃燒室?guī)缀涡螤瞵F有的液體火箭發(fā)動機燃燒室的形狀基本為三種形式：球形、接近球形（橢球形或梨形）和圓柱形（圓筒形）

7、。6、燃燒室的輪廓設計 （該答案僅供參考）燃燒室型面的設計就是選擇燃燒室形狀和尺寸，并在盡可能小的燃燒室容積內保證較高的燃燒效率（燃燒完全程度）。7、噴管類型錐形噴管、特型噴管、環(huán)形噴管8、幾種特型噴管型面的簡單造型方法采用特性線法計算最大推力噴管，或者通過對最大沖量噴管進行截短的方法設計噴管，計算過程都十分繁瑣，實際采用的多為簡化方法。噴管擴張段型面的設計方法有錐形噴管造型、拋物線法造型、雙圓弧法、最大推力噴管造型法等。對性能要求不高時，可采用簡單的錐形噴管，擴張比相對較小的大推力發(fā)動機噴管可采用雙圓弧法來設計型面，對于噴管擴張比大的上面級發(fā)動機和小推力發(fā)動機，通常采用最大推力噴管造型法。3

8、.39、推力室頭部的設計要求（1）保證推進劑組元良好的霧化質量（2）保證燃燒室橫截面上的流量密度分布符合設計要求，（3）保證燃燒室橫截面上的余氧系數分布符合設計要求。（4）保證燃燒室壁內表面附近形成溫度較低的邊界層。（5）混氣形成區(qū)長度盡可能短。（6）防止燃料組元或氧化劑組元噴射到室壁上。（7）所選擇噴嘴壓降，既要保證燃燒穩(wěn)定和安全，又要保證有利的輸送系統(tǒng)重量。（8）頭部構造簡單，重量輕，工藝性良好，生產成本低。1. 噴嘴類型答：1）按照被噴射物質來分：可分為氣體噴嘴、液體噴嘴和氣體液體噴嘴（氣液噴嘴）；n 2）按照噴嘴的構造來分：可分為直流式噴嘴、離心式噴嘴和直流離心式噴嘴；n 3）按照進入

9、一個噴嘴的組元數目來分：可分為單組元噴嘴、雙組元和三組元噴嘴2. 霧化特性答：霧化過程的特性是指霧化的細度和霧化的均勻度，對于單個噴嘴來說還有噴霧錐的形狀和噴射距離。霧化的細度由射流裂碎后所形成液滴的尺寸來表征。霧化的均勻度用液滴直徑變化的范圍來確定。3. 影響噴嘴流量系數的因素答：孔長徑比（l/d）的影響 n 噴嘴壓降的影響 n 橫向速度的影響 n 噴嘴反壓的影響 n 進口倒角2和進口倒角深度e的影響 n 傾斜角的影響 n 表面加工質量的影響4. 互擊式直流噴嘴計算答：5. 離心式噴嘴的幾何特性（噴霧錐角等的變化）答：6. 雙組元離心式噴嘴的特點答：1）每個雙組元離心式噴嘴，可按所需的組元混

10、合比進行計算，因而較易于達到按要求的組分比分布均勻混合，從而可以提高燃燒室的沖量效率；n 2）縮短了組元混氣形成的時間，因而可以提高燃燒的完善程度，或者可以減小燃燒室容積尺寸。3）在通過流量一定的條件下，雙組元離心式噴嘴比單組元離 心式噴嘴所占的面積小。4）雙組元噴嘴間距較大，燃氣回流較強，因此頭 部易被燒蝕。設計這種頭部時，要注意頭部熱防護問題。7. 直流式、離心式兩類噴嘴各自的特點答：直流式特點： 直流式流量系數大，尺寸小。 直流式霧化質量不好，液滴不細。 直流式射流在離開噴管較遠的地方才開始霧化。 直流式噴射錐角也較小。 離心式特點： 噴嘴單獨加工，結構復雜。 保持噴嘴壓降恒定時，可通過

11、改變噴嘴內部結構尺寸調 整噴嘴流量系數和噴霧錐角。 噴霧錐大，加速霧化、蒸發(fā)過程，有利于和相鄰的噴霧 錐混合。 噴嘴體積大，流量系數小。8. 噴嘴排列的要求和問題答：要求：1、性能要求；2、穩(wěn)定性要求；3、可靠性要求；4、要有足夠的強度和剛度；5、流阻損失要小；6、結構應盡可能簡單，工藝性能要好。問題：1）關于穩(wěn)定性和性能之間的矛盾；2）關于可靠性和性能之間的矛盾；3）強度和剛度要求與性能之間的矛盾；4）流阻損失小與性能之間的矛盾；5）結構簡單與性能之間的矛盾；9. 離心式噴嘴混合單元答：蜂窩式排列：噴嘴按蜂窩式排列時，每個燃料噴嘴周圍有六個氧化劑噴嘴，每個混合單元形成蜂窩形狀。在這混合單元中

12、，有燃料噴嘴nf = 1和氧化劑噴嘴no=2，噴嘴總數n=no+nf=3棋盤式排列：A = 1cm2 n nf = 0.5 n no =0.5 n n = 1 n n / A = 1 n no / nf = 1方窩式排列：A = 4cm2 n nf = 1 n no =3 n n = 4 n n / A = 1 n no / nf = 3 n HNO3為氧化劑時，Km = 2 4.3 n 密集度不如蜂窩式。10. 單組元離心式噴嘴的計算答：計算時已知的或選定的原始數據 ：n 1.噴嘴的流量：目前在液體火箭發(fā)動機中應用的離心式噴嘴的流量大約為30300g/s； n 2.霧化角：一般霧化角a=30

13、120°，常用90-120°； n 3.噴嘴壓降：一般取噴嘴壓降p 0.31.5MPa。對于自燃推進劑，最小允許的噴嘴壓降為0.180.2MPa，對于非自燃推進劑，最小壓降可為0.250.35MPa。 n4.推進劑的物理性質：如比重，粘度等。 n 5.離心式噴嘴的類型：渦流器離心式或切向孔噴嘴。11. 推力室身部熱防護方法12. 熱防護方法的優(yōu)缺點答：3.4.2節(jié)，P2413. 對流外冷卻傳熱過程答：1）燃氣向內壁的傳熱（對流+輻射） n 2）熱流經過內壁的熱傳導 3）內壁向冷卻劑的對流傳熱。14. 冷卻表面肋條的散熱效應答：肋條可增大向冷卻劑的散熱量，這種現象可用肋條效應

14、系數來評估： 1=0；0 無肋條表面向冷卻劑散熱的散熱系數；1 有肋條表面的有效散熱系數。15. 再生冷卻：可靠冷卻的條件16. 再生冷卻：合理性條件答：1. 冷卻套內的壓力損失應盡可能最小，以降低推進劑供應系統(tǒng)的功率和質量 2. 冷卻套應有良好的工藝性17. 再生冷卻的制約條件答：最大燃燒室壓力；最小燃燒室壓力；推力的制約；冷卻套內壓力損失的制約工藝的制約18. 一些參數對換熱過程的影響答：1、氣體壁面?zhèn)鳠嵯禂?n 2、內壁厚度和導熱系數 n/3、近壁層燃氣溫度 n/4、冷卻劑溫度 /5、液體壁面?zhèn)鳠嵯禂?9. 保證可靠再生冷卻的方法答：1. 減小氣體壁面?zhèn)鳠嵯禂担?2. 隔熱涂層； 3.

15、內冷卻； 4. 采用導熱性能好的材料和減小內壁厚度； 5. 降低冷卻劑溫度； 6. 增加液體壁面?zhèn)鳠嵯禂怠?0. 冷卻通道結構答：由內、外壁間隙形成的 光滑縫隙式冷卻通道；壓坑點焊式；波紋板結構； 銑槽式結構；管束式結構21. 內冷卻環(huán)帶的結構答：1、從身部冷卻通道中取出液體的內冷卻帶；2、單獨供入液體的內冷卻帶；22. 提高內冷卻帶冷卻效果的方法答：保證冷卻劑流量特性穩(wěn)定，流量要精確確定；使推力室的性 能與冷卻環(huán)帶的流量之間達到最佳；保證冷卻環(huán)帶的液膜 連續(xù)、貼壁性好、均勻性好；設置冷卻環(huán)帶位置最佳等。23. 點火裝置答：1）自燃液體點火器； 2）固體火藥點火器； 3）火炬式點火器； 4）氣

16、動力諧振點火器。24. 燃氣發(fā)生器工作過程的特點答：1、燃氣溫度；2、組元混合比；（4.1節(jié)P12）25. 閉式發(fā)動機和開式發(fā)動機燃氣發(fā)生器的區(qū)別答：1、補燃循環(huán)發(fā)動機燃氣發(fā)生器的特點是室壓高、流量大。一般是一種組元的全部或大部分的流量進入燃氣發(fā)生器。補燃循環(huán)發(fā)動機燃氣發(fā)生器的燃燒產物對渦輪做功，然后渦輪 工質進入燃燒室中進行補燃，燃燒室壓力、噴嘴壓降和渦輪壓比決定了燃氣發(fā)生器室壓的高低，燃氣發(fā)生器室壓要明顯高于燃燒室壓力。/2、在燃氣發(fā)生器循環(huán)發(fā)動機系統(tǒng)中，渦輪排氣不進入燃燒室補燃，渦輪泵裝置功率相對較低，燃氣發(fā)生器室壓一般低于推力室壓力，流量也很小，一般只為發(fā)動機總流量的23。26. 小推

17、力發(fā)動機的冷卻方法答：可采用再生冷卻、燒蝕冷卻、內冷卻、幅射冷卻及復合冷卻等冷卻方法。第五章5-1渦輪泵的配置有哪些方案？應用最廣的方案是哪一種？根據轉子數目不同分為單轉子方案和多轉子方案，單轉子方案又分為渦輪居中和渦輪偏置兩種方案。單轉子方案應用最廣，結構簡單，可靠性高。5-2離心葉輪的結構按進液方式分為幾種？按自身的構造又分為幾種？各種結構有什么特點？葉輪與軸有哪些聯(lián)接方式？按照進液方式，離心葉輪可以分為單面進液和雙面進液兩種，單面進液應用最廣，雙面進液多用于大流量的渦輪泵，以改善氣蝕性能。按照自身結構分為閉式、半開式和開式三種。閉式葉輪有全閉的流道，質量大，強度不高，壁面光潔度和精確度也

18、不高，水力效率較低，一般用于大直徑、低轉速的渦輪泵中。半開式葉輪流道三面封閉，無前蓋板，葉片與后蓋板一體，結構較簡單，可進行機械加工，流道光潔度和精確度高，強度高，但是容積損失較大。開式葉輪流道由葉片組成，沒有前后蓋板，結構簡單，易于加工，但容積損失大，容積效率低，需要高強度鋼制造以保證強度。葉輪與軸之間的連接方式有矩形花鍵、漸開線花鍵和平鍵，小功率中可以使用螺紋連接。5-3泵殼體包括入口裝置和出口裝置，泵的入口裝置有哪幾種型式？泵的出口裝置有哪幾種型式？入口裝置（P244）有軸向式、環(huán)形式、徑向式（彎曲式）以及螺旋（或半螺旋）式。出口裝置（P245）包括無葉片環(huán)形擴壓器、環(huán)列葉片環(huán)形擴壓器、

19、蝸殼形集液器和錐形擴壓器。5-4渦輪工作葉片與輪盤有哪幾種聯(lián)接方式？渦輪盤與軸有哪些聯(lián)接方式？試以簡圖表示并指出其優(yōu)缺點。工作葉片與輪盤的連接方式有整體式、焊接（最簡單，加工量少、尺寸小、質量小、導熱好）和插入式（連接部分尺寸大，質量大）連接。渦輪盤和軸的連接采用銷釘、螺栓、法蘭盤、花鍵和焊接等形式。（圖片見P263）5-5什么是轉子的平衡與不平衡？如何對渦輪泵轉子進行平衡？在高速旋轉的渦輪泵轉子系統(tǒng)中，當沒有大小和方向改變的離心力或由此產生的力矩外傳時，這一系統(tǒng)稱為平衡，反之稱為不平衡。不平衡分為靜不平衡、力偶不平衡和動不平衡。平衡有靜平衡（質心同側去除質量或者異側加上質量，適用于徑向尺寸大

20、、軸短的情況）和動平衡（把轉子放在動平衡機上旋轉，在指定位置配重消除不平衡力矩）兩種。5-6渦輪泵動密封有哪幾種型式？各種密封的結構特點與密封原理是什么？動密封分為接觸式密封、非接觸式密封和組合密封三種。接觸式密封中，預壓力和被密封的介質的壓力共同作用在密封零件表面上，使其相互緊貼在一起，存在相互運動，有接觸摩擦。密封效果最好，但是磨損和耗能大。分為唇式密封、端面密封、彈性開口環(huán)密封和分瓣式彈性環(huán)密封。非接觸式密封是有間隙的，截止參與建立密封效應。其中間隙密封通過小的間隙及密封面與流體之間的摩擦來達到密封，流體動力密封則通過兩側液體的壓力平衡來實現密封（詳見P286287）組合密封則是依次安裝

21、不同的密封件，在運轉中實現組元的泄漏量依次降低、密封性能則依次升高。（詳見P288）5-7請介紹“液封輪”的結構特點和密封原理。密封輪一側是平的，另一側有寬度為b的徑向槽或者寬度為的徑向葉片。平滑面朝向高壓腔一側。液體沿著轉子的軸流向低壓側，并充填液封輪腔。當液封輪高速轉動時，液體在葉片作用下也將轉動，在液體內部每一個微元體上都作用有離心力和向心壓力，二者達到平衡的時候，液體便停止向心流動，達到密封效果。是一種流體動力密封。（詳見P287）5-8試推導帶冠和不帶冠渦輪工作葉片某一截面上所受的離心拉伸應力公式。詳見P2922945-9等溫實心等厚渦輪盤、等溫空心等厚渦輪盤的離心應力是如何分布的？實心和空心渦輪盤的熱應力又是如何分布的？等溫實心等厚盤應力分布見P308圖5.86，等溫空心等厚盤應力分布見P309圖5.87。熱應力分布見P312圖5.90和圖5.91。5-10何謂渦輪泵轉子的臨界轉速？試以單盤無質量軸的轉子為例導出撓度公式，并加以討論。指出何謂“剛軸”？何謂“柔軸”？對應于共振工況的轉子轉速成為臨界轉速。撓度公式的導出和討論見P272274，對角