《固體火箭發(fā)動機使用工程》系統(tǒng)地論述了固體火箭發(fā)動機使用中的基本理論和相關(guān)的技術(shù)問題。全書共九章，前兩章主要闡述了固體火箭發(fā)動機和固體推進(jìn)劑的基礎(chǔ)理論和知識；后七章包括發(fā)動機裝藥全壽命載荷歷程分析、發(fā)動機壽命評估、發(fā)動機安全特性、裝藥缺陷及其危險性分析、發(fā)動機無損檢測、發(fā)動機實驗、發(fā)動機維護(hù)和修理等內(nèi)容，基本上反映了進(jìn)入21世紀(jì)以來國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究水平。
《固體火箭發(fā)動機使用工程》數(shù)學(xué)處理與物理概念并重、基礎(chǔ)與專題并重、立足于發(fā)動機使用實踐、便于自學(xué)，可作為固體火箭發(fā)動機專業(yè)研究生的教材或參考書，亦可供相關(guān)專業(yè)研究人員和高年級本科生參考。
固體火箭發(fā)動機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、發(fā)射準(zhǔn)備工作量少等一系列優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于各類導(dǎo)彈的推進(jìn)裝置。
對于一臺設(shè)計完善、制造合格的固體火箭發(fā)動機，隨著存儲時間的增加，其裝藥由于老化作用，化學(xué)性能和力學(xué)性能會有所變化；在發(fā)動機運輸、存儲和勤務(wù)處理過程中，藥柱可能會產(chǎn)生裂紋，各粘接界面可能出現(xiàn)脫粘等各類缺陷；另外，隨著高能、高燃速推進(jìn)劑的發(fā)展和使用，發(fā)動機危險l生事故有所增加。這些問題的存在，可能導(dǎo)致導(dǎo)彈存儲和發(fā)射時發(fā)生下述事故：
（1）由于化學(xué)性能變化，使裝藥燃速發(fā)生變化；如果燃速太慢，會導(dǎo)致發(fā)動機推力不足，使導(dǎo)彈發(fā)射失��；如果燃速太快，會使燃燒室燃?xì)鈮簭娞�，�?dǎo)致發(fā)動機爆炸。
（2）裝藥力學(xué)性能下降和各類缺陷的存在，可能導(dǎo)致發(fā)動機點火時裝藥結(jié)構(gòu)的破壞，其后果是燃面面積大幅度增加，燃燒室燃?xì)鈮簭娂眲∩�，引起燃燒室爆炸�?br> （3）在運輸過程和勤務(wù)處理時，受外界環(huán)境的影響作用，發(fā)動機意外點火或者爆炸。
為解決發(fā)動機使用過程存在的問題，避免上述惡性事故，固體火箭領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行了大量的研究工作，形成了固體火箭發(fā)動機無損檢測、缺陷危險性分析、發(fā)動機服役壽命預(yù)估、發(fā)動機安全特性、發(fā)動機維護(hù)和修理等一系列全新的研究方向。但至今為止，尚未有全面、系統(tǒng)地闡述發(fā)動機使用工程的專門著作問世。
為深入開展固體火箭發(fā)動機適用性、可靠性、安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性的研究工作，提高我國固體火箭發(fā)動機的使用水平，依托我們近十幾年的研究成果，并參考了大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)，編著了本書。書中第1章、第6章由邢耀國編著，第2章、第3章、第4章由董可海編著，第5章、第9章由沈偉編著，第7章、第8章由劉海峰編著。全書由邢耀國最后審定。
感謝作者指導(dǎo)的研究生楊永忠、李高春、熊華、王立波、譚曉明’、李亞飛、薛魯強、金廣文、謝方寬、戢治洪、丁彪等同志，作者從他們的學(xué)位論文中引用了很多有用的資料。
感謝袁書生教授對本書全部內(nèi)容進(jìn)行了審閱。
限于作者的水平和經(jīng)驗，書中一定有缺點和錯誤，歡迎讀者批評指正。
第1章 固體火箭發(fā)動機概論
1.1 噴氣式推進(jìn)裝置的分類
1.1.1 吸氣式噴氣發(fā)動機
1.1.2 火箭發(fā)動機
1.1.3 組合發(fā)動機
1.2 固體火箭發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)與工作過程
1.2.1 固體火箭發(fā)動機的基本構(gòu)造
1.2.2 固體火箭發(fā)動機的工作過程
1.3 固體火箭發(fā)動機的特點
1.3.1 固體火箭發(fā)動機的主要優(yōu)點
1.3.2 固體火箭發(fā)動機的主要缺點
1.3.3 固體火箭發(fā)動機的改進(jìn)和發(fā)展
1.4 固體火箭發(fā)動機的主要參數(shù)和內(nèi)彈道方程
1.4.1 推力
1.4.2 噴氣速度
1.4.3 流率、流率系數(shù)和特征速度
1.4.4 推力系數(shù)
1.4.5 總沖和比沖
1.4.6 內(nèi)彈道的基本方程
1.5 固體火箭發(fā)動機的應(yīng)用
1.5.1 運載火箭
1.5.2 航天器
1.5.3 導(dǎo)彈及其他應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第2章 固體推進(jìn)劑
2.1 推進(jìn)劑的分類與組分
2.1.1 推進(jìn)劑的分類
2.1.2 雙基推進(jìn)劑的組分
2.1.3 復(fù)合推進(jìn)劑的組分
2.2 固體推進(jìn)劑的性能
2.2.1 固體推進(jìn)劑的能量特性
2.2.2 固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能
2.2.3 固體推進(jìn)劑的熱性能
2.3 固體推進(jìn)劑的老化特性
2.3.1 雙基和改性雙基推進(jìn)劑的老化
2.3.2 復(fù)合推進(jìn)劑的老化
2.4 固體推進(jìn)劑的粘彈特性
2.4.1 固體推進(jìn)劑粘彈現(xiàn)象
2.4.2 固體推進(jìn)劑的本構(gòu)方程
2.4.3 固體推進(jìn)劑粘彈特性的時間溫度效應(yīng)
2.5 固體推進(jìn)劑的累積損傷理論和實驗研究
2.5.1 推進(jìn)劑累積損傷的基本理論
2.5.2 基于應(yīng)力的推進(jìn)劑累積損傷理論和實驗研究
2.5.3 基于耗散能的推進(jìn)劑累積損傷理論和實驗研究
參考文獻(xiàn)
第3章 固體火箭發(fā)動機裝藥全壽命載荷歷程分析
3.1 固化降溫過程的載荷
3.1.1 固化降溫過程的載荷分析
3.1.2 熱應(yīng)力應(yīng)變計算的有限元方程
3.1.3 計算模型和初始條件、邊界條件
3.1.4 計算結(jié)果
3.2 公路運輸中的載荷
3.2.1 振動模型的建立
3.2.2 等級路面的非平穩(wěn)激勵
3.2.3 計算結(jié)果實例
3.3 鐵路運輸過程中的載荷
3.3.1 載荷分析
3.3.2 鐵路運輸模型
3.3.3 計算結(jié)果實例
3.4 貯存過程中的載荷
3.4.1 載荷分析
3.4.2 不同貯存地區(qū)的溫度載荷研究
3.4.3 貯存過程中的應(yīng)力情況
3.5 發(fā)動機工作過程中的載荷
3.5.1 燃?xì)鈮簭娸d荷
3.5.2 工作過程中的應(yīng)力應(yīng)變分析
參考文獻(xiàn)
第4章 固體火箭發(fā)動機壽命評估
4.1 引言
4.2 固體火箭發(fā)動機的失效模式
4.2.1 推進(jìn)劑力學(xué)性能下降導(dǎo)致的發(fā)動機失效
4.2.2 推進(jìn)劑化學(xué)性能變化導(dǎo)致的發(fā)動機失效
4.3 發(fā)動機設(shè)計階段的壽命評估方法——加速老化法
4.3.1 高溫加速老化法
4.3.2 交變溫度加速老化法
4.4 發(fā)動機服役過程中壽命評估的方法
4.4.1 老化監(jiān)測和長期使用壽命分析
4.4.2 綜合試驗法
4.4.3 單臺發(fā)動機剩余壽命的評估
參考文獻(xiàn)
第5章 固體火箭發(fā)動機的安全特性
5.1 概述
5.2 固體火箭發(fā)動機危險性表征和主要激勵
5.2.1 固體推進(jìn)劑的反應(yīng)形式
5.2.2 固體火箭發(fā)動機的危險性表征
5.2.3 主要激勵
5.3 固體推進(jìn)劑的引爆理論和感度
5.3.1 熱爆炸理論和熱感度
5.3.2 沖擊起爆機理和機械感度
5.3.3 沖擊波起爆機理和沖擊波感度
5.3.4 靜電火花感度
5.4 破壞效應(yīng)
5.4.1 沖擊波破壞效應(yīng)
5.4.2 爆炸破片破壞效應(yīng)
……
第六章 裝藥缺陷及其危害性分析
第七章 固體火箭發(fā)動機的無損檢測
第八章 固體火箭發(fā)動機試驗
第九章 固體火箭發(fā)動機維護(hù)和修理
一般均采用與固體推進(jìn)劑粘合劑相同的材料作襯層的材料；也可用不相同的材料如乙丙橡膠、丁腈橡膠或其他材料，外加適當(dāng)?shù)奶盍稀?br> 絕熱層是在燃燒室與燃?xì)庵苯咏佑|的內(nèi)壁和噴管的某些部位粘貼一定厚度的耐燒蝕、隔熱材料。其功能是作為燃燒室的內(nèi)襯，保護(hù)發(fā)動機殼體不受燒蝕。
對阻燃層、襯層和絕熱材料的共同要求如下：
（1）力學(xué)性能好、伸長率大，與粘接對象的粘接能力強；
（2）質(zhì)量密度小，工藝性能好；
（3）耐燒蝕、抗沖刷、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)小；
（4）抗老化性能好、在貯存期內(nèi)性能穩(wěn)定。
1.2.2 固體火箭發(fā)動機的工作過程
固體火箭發(fā)動機起動前，首先要對安全裝置解鎖。起動時，電發(fā)火管發(fā)火，點燃點火藥，點火藥的燃?xì)庥窒群簏c燃傳爆藥和點火器主裝藥（圖1-8和圖1-12）。其燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庋杆贁U散到推進(jìn)劑藥柱的燃燒表面，將藥柱點燃。推進(jìn)劑藥柱燃燒產(chǎn)生大量的高溫高壓燃?xì)�，這就是固體火箭發(fā)動機的工質(zhì)；而推進(jìn)劑燃燒時又將其中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃?xì)鈹y帶的熱能，然后進(jìn)入噴管。
噴管是燃燒室內(nèi)高溫高壓燃?xì)獾某隹凇Ｒ环矫婵刂迫細(xì)獾牧鞒�，保持燃燒室�?nèi)燃?xì)庥凶銐虻膲簭�；另一方面，通過在噴管中的膨脹加速，將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為燃?xì)饬鞯膭幽�，以很高的速度向外噴射，產(chǎn)生反作用推力。這就是固體火箭發(fā)動機的基本工作過程。
為了在飛行中對飛行器的方向和姿態(tài)進(jìn)行控制，一些固體火箭發(fā)動機具有推力矢量控制裝置；一般采用擺動噴管或者在噴管結(jié)構(gòu)上安裝其他的控制機構(gòu)，實現(xiàn)發(fā)動機工作期間推力方向的改變。
1.3 固體火箭發(fā)動機的特點
1.3.1 固體火箭發(fā)動機的主要優(yōu)點
固體火箭發(fā)動機具有下述主要優(yōu)點：
（1）結(jié)構(gòu)簡單。這是一個最基本的優(yōu)點，與其他直接反作用式噴氣推進(jìn)裝置相比較，固體火箭發(fā)動機零部件最少。同液體火箭發(fā)動機相比，它不需要專用的推進(jìn)劑貯箱、復(fù)雜的推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)、推力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和燃燒室冷卻系統(tǒng)。
（2）保障設(shè)備少、使用方便。液體火箭發(fā)動機在點火起動前，一般應(yīng)進(jìn)行氣密檢查，然后再加注液體推進(jìn)劑和壓縮氣體。這些工作需要大量的地面保障設(shè)備和人力資源。而固體火箭發(fā)動機是預(yù)先裝填好的完整動力裝置，發(fā)射前只需對保險裝置解鎖，向點火裝置供電就可以起動，不需要很多地面保障設(shè)備。平時的維護(hù)工作也不多，一般只是定期檢查是否損壞。
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