试验⽤液体⽕箭发动机设计说明书⽬录
1.原始数据 (1)
2.1.推⼒室结构参数计算 (1)
2.1.1. 喉部直径 (1)
2.1.
3. 燃烧室直径 (2)
2.1.4. 推⼒室收敛段型⾯ (2)
2.1.5. 推⼒室圆筒段长度 (2)
2.1.6. 推⼒室喷管扩张段型⾯ (3)
2.2.推⼒室头部设计 (3)
2.2.2. 氧化剂喷嘴： (5)
2.3.推⼒室⾝部设计 (5)
2.3.1. 推⼒室圆筒段冷却计算 (5)
2.3.1.1. 燃⽓的⽓动参数 (5)
2.3.1.2. 计算燃⽓与内壁⾯的对流换热密度 (6)
2.3.1.3. 计算燃⽓与内壁⾯的辐射热流密度 (6)
2.3.1.4. 计算总热流密度、总热流量及冷却剂流量 (7)
2.3.1.5. 确定冷却通道参数 (8)
2.3.1.6. 计算内壁⾯和外壁⾯温度 (8)
2.3.2. 推⼒室喉部冷却计算 (9)
2.3.2.1. 燃⽓的⽓动参数 (9)
2.3.2.2. 计算燃⽓与内壁⾯的对流换热密度 (9)
2.3.2.3. 计算燃⽓与内壁⾯的辐射热流密度 (10)
2.3.2.4. 计算总热流密度、总热流量及冷却剂流量 (11)
2.3.2.5. 确定冷却通道参数 (11)
2.3.2.6. 计算内壁⾯和外壁⾯温度 (11)
3.发动机性能计算 (12)
3.1.1. 根据喷嘴结构计算混合⽐ (12)
3.1.2. 热⼒计算结果 (13)
3.1.3. 计算发动机推⼒和燃烧室压⼒ (13)
4.推⼒室强度校核 (14)
4.1.1. 推⼒室圆筒段强度校核 (14)
4.1.2. 喷管强度校核 (14)
1. 原始数据
推进剂：氧化剂：⽓氧；燃料：75%酒精地⾯推⼒：500tc F N = 燃烧室压⼒：2c p MPa = 余氧系数：0.8α=
喷管出⼝压⼒：0.1e p MPa =
2. 推⼒室参数计算结果新疆日报
热⼒计算结果
燃⽓⽐热⽐： 1.187k =（燃烧室）， 1.202k =（喷管喉部）地⾯理论⽐冲：2388.7/stcth I m s = 特征速度：*1698.9/C m s = 2.1. 推⼒室结构参数计算
2.1.1. 喉部直径
取燃烧室效率0.94c η=，0.94n η= 推⼒室总质量流量为
/()500/(2388.70.940.94)kg/s 0.237kg/s mc tc stcth c n q F I ηη==??=
⽓氧和75%酒精的当量混合⽐ 1.565m r =，根据余氧系数可以计算实际混合⽐
0.8 1.565 1.252mc m r r α==?=
从⽽得出
推⼒室氧化剂质量流量
/(1)0.132/moc mc mc mc q q r r kg s =?+=
推⼒室燃料质量流量
0.105/mof mc moc q q q kg s =-=
喷管的喉部⾯积
()*6242/1698.90.237/210 2.01310t mc c A C q p m m -=?=??=?
喉部直径
31016.0t D mm mm ===，圆整取16t D mm =
喉部半径
0.58t t R D mm ==
2.1.2. 燃烧室容积
取⽓氧-75%酒精发动机的燃烧室特征长度 2.4L m = 燃烧室容积
43432.4 2.01310 4.83110c t V L A m m --=?=??=?
2.1.
统计与决策3. 燃烧室直径
利⽤燃烧室收缩⽐求燃烧室直径
根据经验，500N 推⼒器的燃烧室收缩⽐1420c ε=-，取16c ε= 燃烧室直径为
1664.0c t D mm mm ===，圆整取64c D mm =
燃烧室截⾯⾯积
223211
0.064 3.2171044
c c A D m m ππ-==?=?
2.1.4. 推⼒室收敛段型⾯
基于简单考虑，收敛段采⽤锥形设计，并⽤圆弧过渡。取半锥⾓30θ=?，圆筒段与收敛段的过渡半径16R mm =，收敛段与扩张段的过渡半径28R mm =。收敛段长度
()()()()122
121cos sin 45.3tan c t c R R R R L R R mm θθθ
---+=+
+=，圆整取245c L mm =
收敛段容积
532 6.40810c V m -=?
2.1.5. 推⼒室圆筒段长度
圆筒段容积
三星t220g()4534312 4.83110 6.40810 4.19010c c c V V V m m ---=-=?-?=?
圆筒段长度
4
3113
4.1901010130.23.21710
c c c V L mm mm A --?==?=?，圆整取1130c L mm = 2.1.6. 推⼒室喷管扩张段型⾯
该推⼒室喷管扩张段采⽤锥形设计，根据摩擦损失与⾮轴向流动损失综合影响最⼩的条件，扩张半⾓的最佳值为15°~20°。通常采⽤15°扩张半⾓的锥形喷管可以较好的平衡结构质量、长度和喷管效率之间的关系。取15e β=?。
喷管扩张段与喉部截⾯之间可以⽤半径3R 的圆弧过渡，⼀般取30t R R <<，取
30.750.7586t R R mm mm ==?=
根据燃烧产物的多变指数 1.201k =，及
0.1
0.052e c p p ==，查表得喷管扩张⽐ 3.620e
e t
A A ε=
= 则锥形喷管的长度为
327.7c e
L mm =
=，圆整取328c L mm =
使⽤锥形扩张段的推⼒室型⾯如下图所⽰
2.2. 推⼒室头部设计
采⽤直流环缝式喷嘴，燃料采⽤切向式离⼼喷嘴，氧化剂采⽤直流式喷嘴；排布⽅式：
中间海选
1个喷嘴，外圈均布6个喷嘴，燃料和氧化剂喷嘴数量为7f o n n ==
2.2.1. 燃料喷嘴设计
已知：75%酒精密度：3
850/f kg m ρ= 酒精喷嘴质量流量
=/0.105/7/0.015/mfh mfc f q q n kg s kg s ==
选取喷雾锥⾓290f α=?，查图得流量系数0.23f µ=，⼏何特性系数 2.7f A = 选取喷嘴压降
0.20.220.4f c p p MPa MPa ?==?=
由质量流量⽅程得喷孔⾯积
62210 2.501nf q A mm mm =
京津陆海运河=
=
喷孔直径
1.78nf d mm ==，圆整取 1.8nf d mm =，喷孔半径0.9nf r mm =
取/ 2.8f nf R r =，切向⼊⼝数2n =，得到 2.8 2.80.9 2.5f nf R r mm mm ==?= 切向孔半径
0.66of r mm ===，圆整取0.7of r mm =
酒精喷嘴的其他尺⼨如下：旋流室内径
02()2(2.50.7) 6.4kf f f d R r mm mm =+=?+=
喷嘴外径
03(6.430.7)8.5exf kf f d d r mm mm =+=+?=
对于喷孔圆筒段长度no l ，因为当4A ≤时，/0.51n n l d =-；当4A >时，/0.251n n l d =-，故喷孔圆筒段长度0.880.88 1.8 1.6no nf l d mm mm ==?=
圆筒段壁厚为1.1mm ，圆筒段外径
()1.82 1.14nf D mm mm =+?=
喷嘴⼊⼝锥⾯张⾓为90?
2.2.2. 氧化剂喷嘴：
⽓氧喷嘴质量流量
=/0.132/70.019/moh moc f q q n kg s ==
选取喷嘴压降0.04o p MPa ?=（p ?取0.010.05MPa -），流量系数0.8o µ= ⽓氧压⼒()20.04 2.04in c p p p MPa MPa =+?=+=
标准状况下，氧⽓多变指数 1.4k =，31.43/st kg m ρ=
由状态⽅程k
st st p p ρρ??
=
得 1/312.17/k
in o st st p kg m p ρρ??== ?
⽓氧的喷出速度为
54.83/o w m s === 由⽓体直流喷嘴的质量流量⽅程得
6220.0191035.590.854.8312.17
moh no o o o q A mm mm w µρ=
=?=??
喷孔直径
7.83no d mm ==，圆整取8no d mm =
2.3. 推⼒室⾝部设计
2.3.1. 推⼒室圆筒段冷却计算
工笔画特殊技法
2.3.1.1. 燃⽓的⽓动参数
圆筒段燃⽓温度3334.5st T K = 燃⽓多变指数 1.187k =
燃⽓定压⽐热容
31.187361.2/ 2.29310/1 1.1871
p k C R J kg K J kg K k =
=??=??-- 燃⽓粘度
70.50.670.50.651.41210 1.4121023.053334.58.80510st M T Pa s Pa s µ---=?==??燃⽓普朗特数
44 1.187
Pr 0.835959 1.1875
k k ?=
==-?-
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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