航空宇航推进理论
作者：王兵，计自飞编著
出版时间： 2018年版
内容简介
《航空宇航推进理论》针对航空宇航推进的基础理论、发动机部件与系统以及对推进技术的展望组织内容。《航空宇航推进理论》共三篇，10章，强调喷气式推进的工作过程与原理，融合航空吸气式与航天火箭式推进的共性问题。第1～4章构成第一篇，重点关注航空宇航推进领域的基础理论知识；第5～8章构成第二篇，围绕叶轮机械、进排气系统、燃烧系统、推进系统总体特性展开，讨论航空宇航推进系统的基本过程与工作原理；第9章和第10章为第三篇，展望航空宇航推进领域的技术前沿和未来发展方向。
目录
目录
前言
第一篇 基础理论
第1章 航空宇航推进概述 3
1.1 航空与航天的范畴 3
1.1.1 航空与航空器 3
1.1.2 航天与航天器 4
1.1.3 飞行空间与大气模型 5
1.2 航空宇航推进方式分类 9
1.3 飞行弹道与飞行轨道概述 10
1.3.1 飞行弹道 10
1.3.2 飞行轨道 12
1.4 航空宇航推进的历史进程 16
1.4.1 国内外重要事件时间表 16
1.4.2 先驱人物 17
第2章 航空宇航推进系统性能描述 20
2.1 推力的概念及推力方程的推导 20
2.1.1 推力的基本概念 20
2.1.2 推力方程的推导 21
2.1.3 常见推进方式的推力计算 22
2.1.4 推力的进一步讨论 24
2.2 推进系统性能指标 26
2.2.1 吸气式推进系统性能指标 26
2.2.2 火箭推进系统性能指标 31
2.3 飞行方程与飞行模式 37
2.3.1 飞行方程 37
2.3.2 飞行模式 40
2.4 飞行器的质量系统 42
2.4.1 燃料质量分数 42
2.4.2 空质量分数 47
2.4.3 初始质量比 48
2.4.4 吸气式推进的总效率与质量系统的关系 48
2.4.5 多级飞行案例分析 49
第3章 航空宇航推进的基础知识 53
3.1 基本热力学参数与过程 53
3.1.1 基本热力学参数 53
3.1.2 基本热力学过程 55
3.2 一维流动模型与方程 55
3.2.1 数学物理模型 55
3.2.2 喉部与流量壅塞 57
3.2.3 热壅塞 58
3.2.4 静焓 动能图 60
3.3 超声速流动中的波 62
3.3.1 激波的产生与分类 62
3.3.2 激波理论分析 63
3.3.3 膨胀波 70
3.4 燃料和推进剂 70
3.4.1 燃料（吸气式发动机） 70
3.4.2 推进剂（火箭发动机） 71
3.5 高超声速空气动力学基础 75
3.5.1 高超声速流动的基本特征 75
3.5.2 实验中获得高马赫数的方法 76
3.6 飞行器推进方式的选择 77
3.6.1 燃气涡轮发动机的工作范围 77
3.6.2 冲压发动机的工作范围 79
3.6.3 火箭发动机的工作范围 81
第4章 航空宇航推进系统的循环或工作过程分析 83
4.1 发动机的结构组成与工作过程 83
4.1.1 航空燃气涡轮发动机 83
4.1.2 冲压发动机 87
4.1.3 火箭发动机 88
4.2 发动机的热力循环过程 90
4.2.1 航空燃气涡轮发动机 90
4.2.2 冲压发动机 98
4.2.3 火箭发动机 103
4.3 热力循环的静焓动能相平面图分析 104
4.3.1 燃烧过程在Ｈ-Ｋ图上的表示 105
4.3.2 亚燃冲压发动机 106
4.3.3 超燃冲压发动机 107
第二篇 部件与系统——基本过程与工作原理
第5章 叶轮机械工作过程与原理 111
5.1 轴流压气机气动热力分析 111
5.1.1 压气机的结构及工作过程 111
5.1.2 压气机的工作原理 112
5.1.3 压气机的工作特性 116
5.1.4 压气机的非稳定工况 121
5.2 轴流涡轮气动热力分析 124
5.2.1 涡轮的结构及工作过程 124
5.2.2 涡轮的工作原理 125
5.2.3 涡轮的工作特性 126
5.2.4 涡轮冷却概述 127
5.3 涡轮泵工作分析 128
5.3.1 涡轮泵的类型与工作过程 128
5.3.2 涡轮泵的组成 129
5.3.3 涡轮泵的启动 133
5.4 先进设计理念 133
5.4.1 压气机先进设计理念 133
5.4.2 涡轮先进设计理念 136
第6章 进排气系统工作过程与原理 139
6.1 进气压缩系统 139
6.1.1 主要性能参数 139
6.1.2 亚声速进气道 140
6.1.3 超声速进气道 144
6.2 排气膨胀系统 152
6.2.1 航空燃气涡轮发动机尾喷管 152
6.2.2 冲压发动机尾喷管 158
6.2.3 火箭发动机尾喷管 164
第7章 燃烧系统工作过程及原理 173
7.1 着火、燃烧与火焰传播 173
7.1.1 燃烧的分类 173
7.1.2 燃烧过程涉及的时间尺度与无量纲数 174
7.1.3 绝热燃烧温度 174
7.1.4 火焰传播 175
7.1.5 着火与熄火 176
7.1.6 一维燃烧波分析 179
7.2 燃烧室的组织燃烧方式 182
7.2.1 等压燃烧 182
7.2.2 等截面燃烧 183
7.2.3 等马赫数燃烧 184
7.2.4 等静温燃烧 184
7.3 航空燃气涡轮发动机燃烧室 185
7.3.1 结构与分类 185
7.3.2 工作过程 187
7.3.3 性能要求 191
7.3.4 工作特性 194
7.3.5 加力燃烧室 196
7.4 冲压发动机燃烧室 199
7.4.1 燃烧室增混技术 199
7.4.2 火焰稳定 201
7.4.3 双模态超燃冲压发动机燃烧室的分析 201
7.5 火箭发动机燃烧室 203
7.5.1 液体火箭发动机推力室 203
7.5.2 固体火箭发动机燃烧室 205
第8章 航空宇航推进系统总体性能 208
8.1 航空燃气涡轮发动机总体性能 208
8.1.1 发动机的性能特点 208
8.1.2 部件匹配分析 210
8.1.3 共同工作特性及其分析 215
8.1.4 稳态特性 219
8.2 冲压发动机总体性能 226
8.2.1 总体性能 226
8.2.2 稳态特性 228
8.2.3 双模态冲压发动机的模态转换 229
8.3 火箭发动机总体性能 233
8.3.1 稳态特性 233
8.3.2 火箭发动机参数对飞行性能的影响 236
8.3.3 多级火箭概述 237
第三篇 技术展望
第9章 组合循环推进与混合动力 243
9.1 组合循环推进系统 243
9.1.1 火箭基组合循环推进系统 243
9.1.2 涡轮基组合循环推进系统 245
9.2 涡轮电力分布式动力与推进系统 248
9.2.1 概述 248
9.2.2 结构与工作原理 248
9.2.3 概念优势与关键技术 249
9.2.4 研究现状 251
第10章 航空宇航推进技术前沿 255
10.1 变循环与自适应循环航空发动机 255
10.1.1 变循环发动机 255
10.1.2 自适应循环发动机 256
10.2 爆震发动机 258
10.2.1 爆震的优势 258
10.2.2 基于爆震的推进方式 258
10.3 新型火箭发动机 261
10.3.1 电能火箭发动机 261
10.3.2 核能火箭发动机 262
10.3.3 太阳能火箭发动机 263
参考文献 264
