预冷吸气式组合推进系统热力循环及优化

本书对预冷类吸气式组合推进系统热力循环的发展演变历程、部件技术、循环构型优化方法进行了介绍。预冷概念的提出为发展热力循环深度融合、部件接近共用的全域发动机开辟了新的实现途径，借助这一新的设计自由度，人们构造了一系列新的组合发动机方案，形成了一个循环类别丰富多样、构型复杂多变的预冷发动机大家族，本书对其进行了系统性的介绍，有助于增强读者对此类发动机的认识。<br />
本书共11章，第1章介绍了预冷概念诞生的背景；第2～4章回顾了不同类别预冷循环的发展历程；第5、6章对基于统一模型的预冷发动机热力循环分析方法进行了介绍和应用；第7～9章回顾了预冷发动机关键技术发展现状；第10、11章对间接预冷循环构型优化方法与控制规律进行了探讨。
本书可作为航空航天推进领域的教学和科研人员的参考用书。

前言
第1章绪论001
1.1吸气式组合发动机发展现状002
1.2预冷概念的提出009
1.3本书的结构体系011
参考文献012
第2章射流预冷发动机015
2.1射流预冷发动机概述015
2.2射流预冷发动机核心技术发展016
2.3基于射流预冷发动机的典型应用026
2.4小结038
参考文献039
第3章直接预冷组合发动机043
3.1液化空气循环发动机043
3.1.1液化空气循环发动机的提出043
3.1.2提升液化空气循环发动机性能的措施045
3.2深度预冷循环发动机047
3.2.1深度预冷循环概念的提出047
3.2.2预冷空气涡轮火箭发动机048
3.2.3预冷涡喷发动机058
3.2.4KLIN循环068
3.2.5逆循环发动机071
3.3小结075
参考文献075
第4章间接预冷组合发动机080
4.1间接预冷循环概念的提出080
4.2间接预冷循环发动机084
4.3SABRE系列发动机的近期新进展091
4.4间接预冷发动机换热技术094
4.5总体设计及循环参数匹配101
4.6小结103
参考文献103
第5章预冷组合发动机循环方案的总体分析方法106
5.1换热器预冷的组合发动机热力循环总体分析模型106
5.1.1直接预冷发动机基本热力循环的统一表征107
5.1.2间接预冷发动机基本热力循环的统一表征111
5.1.3预冷循环发动机热力循环总体分析模型112
5.2基于总体分析模型的预冷发动机热力循环分析114
5.2.1总体分析模型视角下的预冷发动机工作过程分析115
5.2.2发动机性能及其影响因素分析117
5.3预冷压缩系统工作过程与性能的总体分析118
5.3.1理想预冷压缩优选压比的热力学条件118
5.3.2实际预冷压缩优选压比的热力学条件120
5.3.3预冷压缩系统压比影响因素分析121
5.4小结122
参考文献123
第6章基于预冷组合发动机统一模型的性能分析124
6.1预冷压缩系统及发动机部件模型124
6.1.1压缩与膨胀部件模型124
6.1.2换热器部件模型126
6.1.3燃烧室部件模型126
6.1.4工质物性计算方法127
6.2预冷压缩系统性能提升途径分析128
6.2.1从运行参数的角度增大预冷压缩理论压比128
6.2.2从燃料物性的角度增大预冷压缩理论压比129
6.2.3从预冷压缩系统方案的角度提高预冷压缩有效度134
6.3预冷循环发动机性能边界分析141
6.3.1考虑预冷压缩系统贡献的发动机性能边界141
6.3.2预冷压缩进气道双压缩系统对发动机性能的贡献143
6.4典型燃料的预冷循环发动机及任务性能比较144
6.4.1典型燃料的预冷发动机性能对比144
6.4.2典型燃料的预冷发动机任务性能指标对比145
6.5小结148
参考文献148
第7章预冷组合发动机轻质高效换热器技术150
7.1预冷器/冷凝器150
7.1.1预冷器基本原理151
7.1.2典型预冷器方案152
7.1.3螺旋形预冷器设计方法164
7.2再生器/再热器165
7.2.1材料166
7.2.2结构形式167
7.2.3典型方案169
7.3微通道换热器制造技术174
7.3.1密集微细管束式换热器制造技术174
7.3.2PCHE换热器微通道加工技术176
7.4小结180
参考文献180
第8章预冷组合发动机压缩与膨胀系统183
8.1极高压比空气压缩系统183
8.1.1极高压比轴流压气机的设计特点184
8.1.2设计参数选择准则185
8.1.3设计方案举例187
8.2高负荷压气机设计技术188
8.3氦气压缩系统技术需求及挑战191
8.4氦气膨胀系统技术需求及挑战201
8.5小结208
参考文献208
第9章预冷组合发动机进排气系统210
9.1预冷组合发动机进气道210
9.1.1典型设计方案210
9.1.2进气道与预冷器一体化设计214
9.2排气系统216
9.2.1双钟形喷管217
9.2.2塞式喷管218
9.2.3膨胀偏转喷管219
9.3进排气系统与飞行器一体化设计224
9.3.1进气道与飞行器一体化设计224
9.3.2尾喷管与飞行器一体化设计225
9.4小结227
参考文献227
第10章间接预冷发动机多分支闭式循环构型设计方法229
10.1简单间接预冷压缩系统性能及存在的问题229
10.1.1热容流率匹配时的简单预冷压缩系统性能230
10.1.2热容流率失配对简单预冷压缩系统性能的影响231
10.1.3基于简单CBC方案的预冷压缩系统存在的问题234
10.2多分支中介循环梯级再生压缩系统的很优构型研究236
10.2.1多分支TRC系统很优分支数目及工质流量分配策略237
10.2.2多分支TRC系统很优构型配置策略的数值验证243
10.2.3多分支TRC系统不同构型配置策略的性能比较246
10.3多分支中介循环串级预冷系统很优冷却方案研究247
10.3.1采用多分段串级预冷系统的必要性分析247
10.3.2多分段串级预冷系统的很优冷却方案249
10.3.3不同TRC+CCP系统方案空气冷却性能比较250
10.4基于复杂多分支中介循环的预冷压缩系统/发动机性能253
10.4.1具有不同分支数目的很优预冷压缩系统及发动机性能254
10.4.2基于燃料再冷方案的多分支预冷压缩系统及发动机
性能257
10.5小结261
参考文献261
第11章间接预冷发动机变工况特性及控制规律探讨262
11.1引言262
11.2发动机变工况模型及设计点参数的优化匹配262
11.2.1简单中介循环间接预冷发动机方案配置262
11.2.2基于部件法的间接预冷发动机变工况模型263
11.2.3发动机设计点性能及部件参数优化匹配271
11.3预冷核心发动机的控制量及调节机制分析275
11.3.1预冷核心发动机控制量的选择275
11.3.2控制量对预冷核心发动机的调节机制分析276
11.4预冷核心发动机优选推力状态控制规律研究278
11.4.1预冷核心发动机变工况控制特性分析279
11.4.2预冷核心发动机优选推力状态控制规律283
11.5典型飞行任务轨迹下的推力调节边界及发动机性能285
11.5.1预冷核心发动机推力调节边界287
11.5.2核心发动机优选推力状态控制规律的验证289
11.6小结290
参考文献291