运载火箭增压输送系统 航天科技出版基金

　　运载火箭增压输送系统是实现箭上推进剂供给功能的系统，是火箭动力系统的重要组成部分。本书系统介绍了运载火箭增压输送系统及其组件。上篇“系统”包含增压系统、输送系统、贮存系统和系统可靠性，下篇“组件”包括管路、阀门、气瓶、蓄压器和密封结构。内容涉及系统和组件的理论、设计、仿真和试验等方面。对多种型号运载火箭的增压输送系统都有较详尽的介绍，特别是对低温增压输送系统及其组件有深入的论述。既有基本的理论方法，又有很强的工程实践，可供相关技术人员和高校师生参考。

　　王亚军，曾负责多个运载火箭型号增压输送系统研制工作，长期致力于运载火箭总体设计研究和工程实践。为运载火箭增压输送系统，特别是低温增压输送系统的技术发展做出了贡献。获国防科技进步奖1项，航天科技集团公司技术发明奖1项，科学技术奖1项。

 
 
 
 
 
第1章绪论1
 
1.1引言1
 
1.2增压输送系统组成及总装4
 
1.2.1系统4
 
1.2.2组件8
 
1.2.3总装8
 
1.3增压输送系统仿真与试验9
 
1.3.1仿真9
 
1.3.2试验13
 
1.4增压输送系统可靠性15
 
参考文献16
上篇系统
第2章增压系统19
 
2.1概述19
 
2.2增压方式22
 
2.2.1贮气式增压22
 
2.2.2自生增压37
 
2.2.3化学反应增压43
 
2.2.4活塞泵式增压44
 
2.2.5增压方式选择46
 
2.3增压换热数学模型49
 
2.3.1常温贮箱增压换热模型50
 
2.3.2低温贮箱增压换热模型52
 
2.3.3增压气瓶增压换热模型59
 
2.3.4管路的换热模型60
 
2.4增压流量控制61
 
2.4.1增压控制方式61
 
2.4.2增压响应时间63
 
2.4.3孔板流量计算64
 
2.5增压气体消能71
 
2.5.1消能器结构72
 
2.5.2消能器仿真76
 
2.5.3消能器试验80
 
2.6增压系统性能仿真81
 
2.6.1需要的增压压力81
 
2.6.2初始容积及压力84
 
2.6.3系统性能仿真85
 
2.7增压系统试验88
 
2.7.1试验参数确定88
 
2.7.2系统试验状态90
 
2.7.3系统试验实施91
 
参考文献96
第3章输送系统99
 
3.1概述99
 
3.2布局方案101
 
3.2.1串联贮箱布局101
 
3.2.2并联贮箱布局105
 
3.2.3交叉输送107
 
3.3贮箱出流109
 
3.3.1液体汽化109
 
3.3.2液面塌陷111
 
3.3.3出流漩涡113
 
3.3.4出流装置分类114
 
3.3.5出流试验120
 
3.4POGO抑制125
 
3.4.1POGO振动简介125
 
3.4.2动特性分析127
 
3.4.3POGO抑制分析131
 
3.5水击分析133
 
3.5.1水击计算134
 
3.5.2特殊水击现象136
 
3.5.3水击抑制方法138
 
3.6发动机预冷139
 
3.6.1预冷方式分类139
 
3.6.2预冷系统设计须考虑因素148
 
3.6.3预冷分析150
 
3.6.4强制循环预冷装置171
 
3.7推进剂剩余控制174
 
3.7.1混合比调节174
 
3.7.2推进剂利用单元调节原理176
 
3.7.3推进剂利用单元设计考虑因素177
 
3.7.4典型推进剂利用单元介绍178
 
3.8间歇泉抑制181
 
3.8.1影响因素分析182
 
3.8.2解决途径183
 
3.9分叉流压力跳变抑制187
 
3.9.1压力跳变机理187
 
3.9.2数值分析189
 
3.9.3解决途径190
 
参考文献192
第4章贮存系统197
 
4.1概述197
 
4.2推进剂加泄198
 
4.2.1系统设计199
 
4.2.2特殊加注过程205
 
4.3贮箱排气安全207
 
4.3.1系统参数207
 
4.3.2系统布局208
 
4.4气封吹除214
 
4.4.1加泄系统置换214
 
4.4.2气封及排空功能214
 
4.4.3舱段吹除功能215
 
4.5低温推进剂贮存管理功能217
 
4.5.1贮箱蒸发相变分析217
 
4.5.2在轨蒸发量控制220
 
4.5.3火箭集成流体系统225
 
4.6微重力推进剂管理功能227
 
4.6.1微重力液体特征228
 
4.6.2正推沉底方案229
 
4.6.3推进剂管理装置230
 
参考文献240
第5章增压输送系统可靠性度量244
 
5.1概述244
 
5.2可靠性模型244
 
5.2.1串联系统245
 
5.2.2并联系统245
 
5.2.3表决系统245
 
5.2.4贮备系统246
 
5.3可靠性预计247
 
5.4可靠性指标分配247
 
5.4.1可靠性指标分配原则247
 
5.4.2可靠性指标流程247
 
5.5可靠性评估249
 
5.5.1可靠性评估的基本定义249
 
5.5.2可靠性评估的工作及评估内容250
 
5.5.3可靠性评估与可靠性验证的关系250
 
5.5.4可靠性评估的意义250
 
5.5.5单元可靠性评估250
 
5.5.6系统可靠性评估253
 
5.5.7典型阀门产品可靠性评估案例255
 
5.5.8气瓶产品可靠性评估典型案例257
 
5.5.9系统可靠性评估典型案例258
 
5.6可靠性试验260
 
参考文献263
下篇组件
第6章管路267
 
6.1概述267
 
6.2管路结构及附件269
 
6.2.1大口径导管及附件结构270
 
6.2.2小口径导管及附件结构277
 
6.3管路材料介质相容性279
 
6.3.1腐蚀性介质相容性279
 
6.3.2氧相容性281
 
6.3.3煤油相容性281
 
6.3.4自然环境腐蚀性282
 
6.4管路补偿283
 
6.4.1补偿需求283
 
6.4.2补偿方案285
 
6.5管路热防护292
 
6.5.1管路绝热293
 
6.5.2管路防热298
 
6.6管路应力分析与评定299
 
6.6.1管路应力分析300
 
6.6.2管路应力评定303
 
6.7管路振动疲劳分析及评估306
 
6.7.1应力疲劳寿命曲线306
 
6.7.2疲劳损伤度理论和疲劳损伤度评估308
 
6.7.3振动疲劳寿命分析310
 
6.7.4结构振动疲劳损伤度等效关系321
 
6.7.5基于结构固有频率中心频带的随机振动疲劳影响分析324
 
6.8管路应变疲劳分析326
 
6.8.1应变疲劳寿命理论326
 
6.8.2应变疲劳寿命分析328
 
6.9管路稳定性329
 
6.9.1直管稳定性329
 
6.9.2波纹管稳定性333
 
6.10管路试验337
 
6.10.1试验介质的选取337
 
6.10.2试验控制点与测量点的布置338
 
6.10.3试验载荷条件的加载340
 
参考文献343
第7章阀门347
 
7.1概述347
 
7.2阀门结构原理348
 
7.2.1单向阀348
 
7.2.2加排阀352
 
7.2.3电磁阀355
 
7.2.4手动开关358
 
7.2.5破裂膜片360
 
7.2.6电爆阀363
 
7.2.7减压阀366
 
7.2.8安全阀（安溢阀）370
 
7.2.9过滤器374
 
7.3阀门运动导向375
 
7.3.1滑动导向结构失效影响因素376
 
7.3.2滑动导向结构失效机理376
 
7.3.3滑动导向结构失效的抑制措施380
 
7.3.4悬浮导向结构383
 
7.4阀门自激振动及稳定性388
 
7.4.1阀门自激振动的产生机理389
 
7.4.2单向阀线性稳定性仿真分析及试验验证398
 
7.4.3安全阀非线性稳定性仿真分析及试验验证406
 
7.4.4单向阀三维动态流场稳定性仿真分析410
 
7.5阀门冲击、振动与疲劳414
 
7.5.1结构冲击破坏414
 
7.5.2结构振动疲劳417
 
7.5.3敏感元件应变疲劳420
 
参考文献424
第8章气瓶427
 
8.1概述427
 
8.2金属材料气瓶428
 
8.2.1结构与材料428
 
8.2.2强度分析433
 
8.2.3关键工艺436
 
8.3复合材料气瓶439
 
8.3.1结构与材料439
 
8.3.2结构设计442
 
8.3.3关键工艺452
 
8.4试验与检测458
 
8.4.1试验458
 
8.4.2检测458
 
8.5安装和减振464
 
参考文献467
第9章蓄压器469
 
9.1概述469
 
9.2结构形式471
 
9.2.1金属膜盒式蓄压器472
 
9.2.2注气式蓄压器476
 
9.3金属膜盒柱失稳480
 
9.4金属膜盒疲劳寿命488
 
9.5注气式蓄压器防晃设计496
 
参考文献502
第10章密封结构504
 
10.1概述504
 
10.2结构形式505
 
10.2.1端面密封结构505
 
10.2.2圆周密封结构513
 
10.2.3锥面密封结构514
 
10.2.4阀芯与阀座密封结构515
 
10.3预紧力设计516
 
10.3.1法兰预紧力设计516
 
10.3.2管接头预紧力设计519
 
10.4漏率模型521
 
10.4.1漏率521
 
10.4.2泄漏流动形态521
 
10.4.3其他漏率模型523
 
10.4.4漏率转换525
 
10.5漏率检测方法527
 
10.5.1气泡法527
 
10.5.2氦质谱法528
 
10.5.3压力变化法534
 
参考文献537
第11章展望539
 
11.1运载火箭技术发展趋势539
 
11.2增压输送系统的发展趋势540
 
11.3增压输送系统组件发展趋势541
 
11.4增压输送系统试验技术发展趋势542
 
11.5增压输送系统仿真技术发展趋势542
 
参考文献544