固体火箭发动机设计
多脉冲固体火箭发动机
多脉冲固体火箭发动机
1. 多脉冲原理，多脉冲固体火箭发动机的设计思想是通过在燃
烧室内设置多个燃烧室或者燃烧孔，使得推进剂在燃烧过程中产生
多个脉冲。
这种设计可以改变推进剂的燃烧速度和燃烧时间，从而
实现对火箭发动机推力和工作时间的控制。
2. 优点：多脉冲固体火箭发动机相比传统的单脉冲固体火箭发
动机具有以下优点：
推力调节能力强，通过控制不同燃烧室或燃烧孔的燃烧程度
和时间，可以实现对推力的精确调节，满足不同任务的需求。
提高火箭的适应性，多脉冲发动机可以适应不同的任务需求，如改变轨道高度、轨道倾角等，提高了火箭的灵活性和适应性。
减少结构负荷，多脉冲发动机可以减少火箭在发射过程中的
结构负荷，提高火箭的可靠性和安全性。
3. 应用领域，多脉冲固体火箭发动机主要应用于一些特殊任务，如轨道交会、星际探测等。
由于其推力调节能力强，可以精确控制
火箭的运行轨迹和速度，因此在这些任务中能够发挥重要作用。
4. 技术挑战，多脉冲固体火箭发动机的设计和制造相对复杂，需要解决多个燃烧室或燃烧孔之间的协调问题，确保各个脉冲的产生和传播能够协调一致。
此外，多脉冲发动机还需要解决燃烧过程中的热管理问题，以避免过高的温度对发动机产生不利影响。
总结起来，多脉冲固体火箭发动机是一种通过控制燃烧室或燃烧孔来产生多个脉冲的火箭发动机。
它具有推力调节能力强、适应性高等优点，主要应用于一些特殊任务。
然而，该技术还存在着一些挑战，需要解决相关的设计和制造问题。
固体火箭发动机推力公式
固体火箭发动机推力公式
固体火箭发动机是一种火箭发动机，常用于发射任务和导弹等领域。
其推力公式是固体火箭发动机设计的重要指标之一，其计算公式为：
F =
G * Isp * (1 - e^-t/T)
其中，F表示推力，G表示燃料的质量流量，Isp为比冲，t表示时间，T为燃烧时间，e为自然对数的底数。
这个公式可以用来计算固体火箭发动机的推力大小和变化规律，为火箭发射和导弹导航等任务的设计和运行提供指导意义。
固体火箭发动机的推力大小和变化规律是由多种因素决定的，例如燃烧流场的特性、燃料的化学组成和物理性质、发动机的几何形状和结构等。
因此，在设计固体火箭发动机和计算推力公式时，需要综合考虑多种参数和变量，以确保发动机能够稳定可靠地工作。
在实际应用中，固体火箭发动机的推力公式可以用来预测发动机的性能和运行情况，为发动机的调试、控制和优化提供支持。
此外，还可以用来分析不同型号固体火箭发动机的性能差异、比较不同火箭发动机的推力大小和效率等，为火箭发射和导弹导航等任务的优化提供依据。
总之，固体火箭发动机的推力公式是固体火箭发动机设计和运行的重要指标和工具，其准确计算和合理应用对于提高发动机的性能、降低成本和提高运行安全性具有重要意义。
论业余模型火箭发动机设计方法5.31(1)
CH4
2.91E-07
2.77E-07
4.03E-07
CO
1.91E-01
1.85E-01
1.62E-01
CO2
1.54E-01
1.57E-01
1.75E-01
H
4.34E-06
2.38E-06
燃料名称 氧化剂 粘结剂
理论最大比冲
KNSU KNO3
蔗糖
137
KNSB KNO3 山梨醇
164
KNDX KNO3 葡萄糖
160
燃速数据如下
表2
图3
对于上述的燃料，可通过 Cprepop 软件进行相关参数的求解，下图为 Cprepop 软件界面
4
中青为科技小组
论业余模型火箭发动机设计方法
图4
下面以 KNSU 为例，在软件界面中输入相应的配比，这里硝酸钾对蔗糖之比为取 13:7。 可以计算化学平衡流与化学冻结流下的燃料产物组分与相关参数，如燃烧温度 Tf ，燃
固体火箭发动机的特点是通过消耗自身携带的燃料，向后排出高速运动的工质推动 载荷进行运动。一般而言，模型火箭要求其发动机制造价格低廉，结构简单，可快速重 新装填入模型火箭中进行发射作业。故现对一般的固体火箭发动机结构给予适当简化。 模型火箭发动机典型工作时间通常在 1.0s 左右，所以对于火箭发动机内壁的热防护可以 基本不必考虑，隔热层并没有安装的必要。对于市面上大多数模型固体火箭发动机而言， 通常都采用简单的圆孔尾喷管代替一般固体火箭发动机的拉法尔喷管；采用简单的深/ 浅内孔燃烧的管状装药以方便批量生产。可以说，模型火箭牺牲了一部分性能满足了上 述的价格低廉，结构简单的特点。图 1 所示为一般模型火箭发动机结构：
2 模型固体火箭发动机一般设计流程
固体火箭发动机药柱结构完整性及可靠性分析
方法与实验
进行固体火箭发动机可靠性增长试验的方法主要包括实验设计和数据采集。 在实验设计阶段，需要根据初步的有限元分析和蒙特卡洛分析，制定相应的实验 方案，包括实验条件、实验步骤和实验周期等。在数据采集阶段，需要利用各种 传感器和测试设备，实时采集实验过程中的各种数据，如压力、温度、振动等， 以供后续分析使用。
尽管计算机辅助设计技术在固体火箭发动机结构可靠性分析中得到了广泛应 用，但仍存在一些问题和挑战。例如，如何提高数值计算的精度和效率，如何实 现发动机结构的多尺度模拟和分析，以及如何设计出更具有可靠性和安全性的发 动机结构等。因此，未来需要进一步开展相关研究，以推动固体火箭发动机结构 设计技术的发展。
Hale Waihona Puke 1、优化设计：通过优化药柱的设计，提高其可靠性和稳定性。例如，优化 药柱的几何形状、选用高强度材料等措施可以提高药柱的抗疲劳性能和稳定性。
2、提高制造和装配精度：通过提高制造和装配过程中的精度，减少误差， 可以提高药柱的可靠性。例如，采用先进的加工设备和工艺方法，对装配过程进 行严格的质量控制等措施可以降低误差。
3、加强使用和维护：通过正确的使用和维护，可以延长药柱的寿命，提高 其可靠性。例如，定期检查、维护和更换药柱，避免超负荷或不当使用等措施可 以降低药柱故障的风险。
参考内容
本次演示旨在探讨固体火箭发动机结构可靠性的计算机辅助设计研究。首先， 我们将概述固体火箭发动机的基本结构和设计原则，然后介绍计算机辅助设计技 术在发动机结构可靠性分析中的应用，最后讨论未来研究方向和挑战。
谢谢观看
结果与分析
通过对实验数据的分析，可以得出固体火箭发动机在不同工况下的性能表现 和可靠性水平。通过对这些数据的分析和比较，可以评估出固体火箭发动机的薄 弱环节和潜在故障模式，进而针对性地提出可靠性增长方案。此外，通过对实验 结果的分析，还可以进一步优化实验方案，提高实验的效率和准确性。
单室双推力固体火箭发动机
单室双推力固体火箭发动机说到“单室双推力固体火箭发动机”，这名字一听就感觉有点高大上，是不是？其实呢，它虽然名字复杂，但咱们一探究竟，你会发现它其实也不过就是一个“牛气冲天”的火箭引擎罢了。
想象一下，你在地面上看到一枚火箭，那轰轰烈烈的火焰喷射出来，速度飞快，像一颗陨星冲上天。
那背后，正是这种“单室双推力”的发动机在默默地发力。
要是想象得具体一点，就好像一辆车的发动机，它不仅能让你平稳行驶，还能在需要的时候给你加速。
别小看这种发动机，它可是有着两种不同推力模式的，简单来说，它既能在低推力的情况下慢慢提升，也能在高推力时让火箭飞得更远更快，真是“抛砖引玉”，干得漂亮。
说到这里，可能你会问：“这‘单室双推力’到底是什么意思？”嘿嘿，好问题！其实它就是把发动机的“推力”分成两档，一个低推力和一个高推力。
咋说呢？就好比是开车，你可以选择经济模式（低推力）慢慢开，也可以选择运动模式（高推力）加速。
火箭发射的时候，刚开始它的推力就不需要特别强，毕竟刚起步，慢慢来比较安全；而一旦过了大气层，飞得够高了，推力就可以全开，速度那是快得飞起，想想看，简直就是速度与激情的结合体。
没错，这样的设计让火箭能够更高效地利用燃料，既能节省成本，又能提高性能。
简直是“既能吃得了大餐，又不浪费每一口菜”。
这两种不同的推力，其实是通过发动机内部一个很巧妙的结构来实现的。
大家知道，固体火箭发动机的燃料是固体的，这种燃料不像液体那样可以调节流量，所以推力的变化就得靠一些聪明的设计来实现。
单室双推力发动机通常是通过调节喷管的开口大小，或者通过改变燃烧室的压力来控制推力。
虽然说起来有点复杂，但其实就是一个“猫腻”十足的小技巧，能让火箭在不同阶段发挥不同的能量。
也就是通过这种巧妙的调整，火箭才能在发射初期保持稳定的速度，在后期又能释放出强大的动力，真的是“无敌了”。
这样的发动机有什么优势呢？省事。
你想啊，火箭发射需要经过多个阶段，传统的发动机往往要换来换去，好像换了几个“心脏”，既麻烦又费钱。
固体火箭发动机
固体火箭发动机固体火箭发动机定义与原理固体火箭发动机为使用固体推进剂的化学火箭发动机。
固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，化学能转换为热能，生成高温高压的燃烧产物。
燃烧产物流经喷管，在其中膨胀加速，热能转变为动能，以极高的速度从喷管排出而产生推力。
固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。
固体火箭发动机组成固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。
药柱是由推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体（中空部分为燃烧面，其横截面形状有圆形、星形等）。
药柱置于燃烧室（一般即为发动机壳体）中。
在推进剂燃烧时，燃烧室须承受2500～3500度的高温和102～2×107帕的高压力，所以须用高强度合金钢、钛合金或复合材料制造，并在药柱与燃烧内壁间装备隔热衬。
点火装置用于点燃药柱，通常由电发火管和火药盒（装黑火药或烟火剂）组成。
通电后由电热丝点燃黑火药，再由黑火药点火燃药拄。
喷管除使燃气膨胀加速产生推力外，为了控制推力方向，常与推力向量控制系统组成喷管组件。
该系统能改变燃气喷射角度，从而实现推力方向的改变。
药柱燃烧完毕，发动机便停止工作。
固体火箭发动机的优缺点分析及适用范围固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较，具有结构简单，推进剂密度大，推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。
缺点是“比冲”小（也叫比推力，是发动机推力与每秒消耗推进剂重量的比值，单位为秒）。
固体火箭发动机比冲在250～300秒，工作时间短，加速度大导致推力不易控制，重复起动困难，从而不利于载人飞行。
固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机，以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。
固体火箭发动机的关键设计固体火箭发动机药柱燃烧过程中燃面面积的精确计算在固体火箭发动机设计中一直占有重要地位，国内外学者对此也提出了很多计算方法，像通用坐标法、有限元素法和边界坐标法等，但这些方法基本都是数值法，其输入复杂，无法显示燃烧过程中燃面的精确变化，计算精度不高且容易产生燃面波动。
火箭发动机原理教学大纲
《火箭发动机原理》课程教学大纲课程代码：110132307课程英文名称：Solid Rocket Motor课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0适用专业：弹药工程与爆炸技术大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本门课程是弹药工程与爆炸技术专业的一门专业选修课。
固体火箭发动机是卫星、火箭、飞机、导弹等产品的动力装置，它在现代科学技术研究，国民经济的发展，人们日常生活的改善等方面有着很大的利用价值，在本专业中对于火箭、导弹或炮弹增程有着极其重要的作用。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．熟练掌握固体火箭发动机的基本结构、工作原理，燃气在喷管与燃烧室内的流动过程，掌握固体火箭发动机内弹道的计算方法。
2．掌握固体火箭发动机的总体结构设计方法。
3．要求学生能将所学知识灵活运用于产品的设计和生活实践当中。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求要求学生理解并掌握《火箭发动机原理》这门课程，使学生对固体火箭发动机有一定的认识。
1.掌握固体火箭发动机原理的主要内容，包括固体火箭发动机的工作原理、固体火箭推进剂以及固体火箭推进剂在燃烧室中的燃烧过程、燃气在喷管中的流动过程、固体火箭发动机性能参数、固体火箭发动机的热力计算、固体火箭发动机的内弹道计算方法等方面的知识。
2.掌握固体火箭发动机设计的主要内容，包括固体火箭发动机的基本结构，主要设计参量的选择，发动机结构的初步设计等。
3.了解固体火箭发动机的应用及发展趋势，并能用所学知识指导在本领域的技术研究和产品的设计。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中重点对固体火箭发动机的基本概念，工作原理和设计方法进行讲解。
培养学生的思考能力和分析问题的能力。
在讲授中注意采用理论知识与实际应用相结合的方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。
2．教学手段：在教学中主要采用电子教案、CAI 课件及多媒体教学系统等教学手段相结合。
固体火箭发动机锥形喷管设计及损失估算
固体火箭发动机锥形喷管设计及损失估算摘要：本文提出了一种基于固体火箭发动机锥形喷管设计的方法，该方法不仅包括锥形喷管制造、加工及性能测试，而且还有损失估算。
文中还提出了一种新的射流特性模拟方法，旨在改善喷管内部流动模拟，以更精确地估算失效损失。
关键词：固体火箭发动机，锥形喷管，损失估算。
正文：本文提出的锥形喷管设计方法是基于固体火箭发动机的，旨在满足工作流体要求的性能要求。
它涉及多种材料的选择，比如钢，铜，铝以及多孔材料来实现高效的散热性能和高压损失率。
其中涉及到多种加工工艺，如激光切割、氩弧焊接、压力测试等。
为了估算喷管内部的损失，我们使用了一种新的射流特性模拟方法，即K-ε模型，它能够更加准确地模拟流动，并准确估算喷管内部损失。
本论文还给出了研究中受到影响的参数，包括压力，喷管长度，射流角度，阻力系数和流量等。
总的来说，这项研究提供了一种有效的喷管设计方法和损失估算方法，可以满足各种火箭发动机的要求。
应用：这项研究的应用范围非常广泛，可以用于不同型号的固体火箭发动机。
具体来说，本文提出的方法可以用于改善固体火箭发动机的性能，优化喷管的结构，降低发动机的损失。
此外，还可以用于火箭发动机的故障诊断和修复，使其在短时间内达到最优状态，有效地增加火箭发动机的续航能力。
此外，本文提出的损失估算方法可以用于对固体火箭发动机的失效损失进行定量分析，从而使得火箭发动机的设计和制造更加安全高效。
另外，本文提出的技术也可以应用于航空领域，以实现飞行器的更高性能。
例如，本文提出的喷管设计方法可以用于提高飞机的速度和加速度，改善飞机的操纵能力，并降低其耗油量。
此外，本文提出的损失估算方法还可以用于优化航空器内部流动特性，以提高其巡航效率和耗油率。
因此，本文提出的技术不仅可以用于固体火箭发动机，也可以应用于航空领域。
此外，本文提出的喷管设计方法也可以应用于气体动力系统，例如液体火箭发动机。
因为它具有高效的散热性能和高压损失率，可以有效提高液体火箭发动机的性能，并降低其损耗。