2/6 系统设计（上半）

以下是第二章系统设计（上半）的内容：

以下为相关复习思考题：

2-1液体火箭发动机的总体设计任务是什么？

发动机总体设计是使发动机在结构质量、外廓尺寸、总体布局、对接固定以及推力的传递与控制方式等方面与飞行器（包括导弹、运载火箭和航天器）总体设计达到最严格的协调，以满足飞行器对发动机性能、可靠性、使用维护、环境条件、研制周期和成本以及对未来发展的适应性等方面的要求。

2-2 飞行器总体对发动机的要求有哪些？

飞行器总体对发动机设计提出的技术要求主要在发动机用途、工作性能、质量和结构尺寸、环境条件及经济性等方面，同时在设计任务书中给出对这些参数的具体要求，它们是发动机设计的主要依据。

2-3 什么是液体火箭发动机系统？

液体火箭发动机系统是指发动机中为实现启动、转级和关机，以及为实现飞行任务所需的各种液压、气动、电动装置及管路的总和。其中，能够独立完成某些功能的组成部分叫做发动机的分系统，一般由推进剂的供应、点火、启动和关机、控制和调节、贮箱增压以及吹除、预冷等分系统组成。

2-4 液体火箭发动机系统设计的任务是什么？

发动机系统设计的任务，就是协调牵动机各组件之间以及发动机与飞行器之间存在着的相互关系，并对设计目标进行权衡，使各组成部分最大限度地相互适应，最终使各组件组装成发动机之后能够完成规定的功能。

2-5 试叙述液体火箭发动机系统设计的主要内容。

液体火箭发动机系统设计主要有系统方案论证、系统方案设计、系统试验和系统定型4个阶段

2-6 推进剂供应系统方案有哪些？

一般分为挤压式供应系统（简称挤压式系统）和泵压式供应系统（简称泵压式系统）两大类

2-7 挤压式系统的分类有哪些？

贮气系统、液体汽化系统、化学反应系统

2-8 泵压式系统动力循环方式有哪几种？

开式循环：工质经过涡轮工作后直接排出发动机外或推力室喷管扩散段内不再燃烧，所以有能量损失。（燃气发生器循环，推力室抽气循环）
闭式循环：工质经涡轮工作后的工质直接进入燃烧室，与燃烧室中的推进剂组元进一步燃烧。由于没有涡轮排气造成的能量损失，所以从热力学上分析闭式循环是最合理的循环方式，发动机比冲得到很大提高。（膨胀循环，补燃循环）

2-9 发动机的供应系统如何选择？考虑的主要因素是什么？

在选择时，应在满足飞行器对发动机要求的前提下，尽量发挥其优点

2-10 发动机的主要参数如何选择？考虑的主要问题是什么？

根据飞行器总体设计部门提出的基本要求，在发动机供应系统方案确定后，可以通过设计计算来选择发动机的一系列可变参数,如燃烧室压力、混合比和喷管扩张比等。
首先应进行推进剂的选择。下面以发动机性能指标比冲或火箭末速度最高为目标，来确定发动机的一些主要参数。
推进剂：①推进剂体积一定时，密度比冲越大，总冲量越大；总冲量一定时，密度比冲越大，推进剂体积越小，贮箱体积越小，质量越小；②综合考虑选择理论比冲高，平均密度大的；③多级火箭第一级-高密度和高比冲，上面级-高比冲；④有效载荷一定时，尽量提高结构完善系数，使结构设计更加合理
要选取使火箭排气速度最大的混合比；尽量高的燃烧室压力；扩张比要使膨胀充分，提高比冲为好

2-11 挤压式系统的选择原则是什么？

(1)飞行任务要求：包括贮存能力、启动次数、启动和关机特性、压力和流量的调节精度以及对不同环境和工作条件的适应能力。
(2) 相容性：指挤压物质、推进剂和结构材料之间具有良好的相容性。包括化学惰性、凝结、溶解以及允许的贮箱挤压气体温度等。
(3) 可靠性：包括工作可靠性、按时启动的可靠性以及自然贮存和加注贮存的可靠性。可靠性取决于系统的复杂性、零组件数目以及设计和工艺质量等。
(4) 系统性能：系统性能定义为有效气体质量与系统结构质量之比。系统性能越高，就意味着挤压能力越大,或者结构质量越小。

2-12 挤压式系统设计的计算内容有哪些？

①确定有加热的贮气系统、液体汽化系统和化学增压系统的气体温度；
②确定进入贮箱中的挤压气体质量；
③确定不加热贮气系统工作结束时贮箱内气体的温度；
④确定工作结束时未进入贮箱中的挤压物质质量和贮气系统气瓶的容积。

2-13 如何进行挤压物质的计算？

方程1：挤压气体和贮箱传给推进剂的热量全部用来汽化推进剂和加热其蒸气，并不提高液体推进剂的温度
方程2：在发动机工作过程中，挤压气体释放出的热量等于通过气液分界面传给推进剂的热量与直接传给贮箱壁面的热量之和
联立多个方程求解（见前方笔记内容）

2-14 挤压式系统的贮箱增压压力如何确定？