火箭发动机原理教学大纲

《火箭发射技术和发动机设计》课程教学大纲课程代码：110441001课程英文名称：Technique to Launch Rockets and to Design Motors课程总学时：40 讲课：36 实验：4 上机：0适用专业：武器发射工程大纲编写（修订）时间：2017年5月一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标火箭是指依靠自身发动机向后喷射的燃气，利用作用与反作用原理，飞向目标的一种兵器。

火箭发射技术是指将火箭发射出去的一种技术，而发动机设计则是指为火箭飞行提供动力的火箭发动机的设计技术。

火箭发射技术和发动机设计是武器系统与发射工程专业的专业课。

通过该课程的学习，使得学生掌握火箭发射系统总体设计知识、火箭发射系统受力分析知识和固体火箭发动机设计知识，了解火箭发射系统的构成和固体火箭发动机零部件的主要功能，为学生进行毕业设计或参加工作打下良好基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求掌握火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计知识，了解火箭发射系统的基本构成和固体火箭发动机零部件的主要功能，具有能够初步进行火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计的能力。

（三）实施说明本课程的特点是以培养学生能够具有初步进行火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计的技能为目的，在教学中应采用先进的、直观的教学手段——多媒体教学，以使学生很容易理解教学内容。

（四）对先修课的要求机械设计、理论力学、材料力学、火箭发动机原理和工程热力学。

（五）对习题课、实践环节的要求习题主要在于巩固所学的理论，培养学生运用理论解决实际问题的能力，因此课外习题不应少于10题。

（六）课程考核方式1. 考核方式：考查2. 考试目标：考核学生掌握火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计知识情况，学生应能够初步进行火箭发射系统总体设计和固体火箭发动机设计的能力。

3. 成绩构成：期末考试、平时考核（包括作业、小测验等）成绩和实验成绩的总和。

初中物理火箭的教案一、教学目标1. 让学生了解火箭的基本原理和结构，理解火箭是如何工作的。

2. 让学生掌握火箭发射时所涉及到的物理知识，如牛顿第三定律、反冲原理等。

3. 培养学生对现代科技发展的兴趣和好奇心。

二、教学内容1. 火箭的基本原理和结构火箭是一种依靠喷射高速气流产生反作用力，从而获得推力的飞行器。

火箭的工作原理是基于牛顿第三定律，即物体间的力是相互的。

火箭的结构主要包括发动机、燃料、喷管、壳体等部分。

2. 火箭的发射过程火箭发射的过程包括起飞、加速、离地、轨道飞行等阶段。

在发射过程中，火箭需要克服地球引力和空气阻力，因此需要巨大的推力。

火箭发动机在工作时，燃料在燃烧室内燃烧，产生高温高压气体，通过喷管喷出，从而产生推力。

3. 火箭的现代发展现代火箭技术不断发展，火箭的层次越来越多，发动机的性能也越来越高。

为了减小火箭的质量，火箭通常采用多级火箭结构，飞到一定高度后，最小级火箭会脱离，从而减小整个火箭的质量。

为了保护火箭免受高温的影响，火箭的外层涂料可以升华吸热。

此外，火箭的形状设计也非常重要，光滑的表面和流线型设计可以减少空气阻力。

三、教学方法1. 采用讲解法，让学生了解火箭的基本原理和结构。

2. 采用演示法，通过图片或视频展示火箭发射的过程，让学生更直观地理解火箭的工作原理。

3. 采用问题法，引导学生思考火箭发射过程中所涉及的物理知识，如牛顿第三定律、反冲原理等。

四、教学步骤1. 引入：通过展示火箭发射的视频，引发学生对火箭的兴趣，引入本节课的主题。

2. 讲解火箭的基本原理和结构：让学生了解火箭的工作原理和各个部分的功能。

3. 讲解火箭的发射过程：让学生了解火箭发射的各个阶段和所涉及的物理知识。

4. 讲解火箭的现代发展：让学生了解火箭技术的最新发展，激发学生对科技的好奇心。

5. 总结：通过提问，检查学生对火箭知识的掌握程度，总结本节课的主要内容。

五、课后作业1. 绘制火箭的结构图，并简要说明各个部分的功能。

火箭发动机原理复习提纲
一、引言
-火箭发动机的重要性和广泛应用
-火箭的基本原理和发射过程
二、火箭发动机的基本构成
-推进剂系统：推进剂的种类和特性
-燃烧室和喷管系统：燃烧的基本原理和燃烧室的结构、燃料和氧化剂的混合和燃烧过程、喷管的作用和设计原则
三、火箭发动机的工作循环
-压力供给系统：泵的类型和工作原理、高压燃料和氧化剂的供给过程
-燃烧循环：燃料和氧化剂的混合、点火和燃烧的过程
-喷射循环：喷嘴和喷管的设计、喷射出口的速度和压力
四、常见火箭发动机类型和特点
-固体火箭发动机：构造和工作原理、优点和缺点、应用和发展趋势-液体火箭发动机：构造和工作原理、优点和缺点、应用和发展趋势-混合火箭发动机：构造和工作原理、优点和缺点、应用和发展趋势五、火箭发动机的性能参数
-推力：定义、计算和影响因素
-准航程：定义、计算和影响因素
-有效速度和比冲：定义、计算和影响因素
六、火箭发动机的发展趋势和未来展望
-新材料和制造工艺的应用
-火箭发动机的性能提升和重量减轻
-环保和可再生能源的发展对火箭发动机的影响
七、火箭发动机的应用领域
-航天探索和太空探测
-武器系统和军事应用
-商业和民用应用
八、总结和展望
-火箭发动机的重要性和发展前景
-未来对火箭发动机研究的需求和方向
以上提纲可以根据自己的需要进行修改和补充，让复习内容更加全面和详细。

同时，可以结合具体的例子和实践应用，提高对火箭发动机原理的理解和应用能力。

火箭发动机原理专业综合实验课程教学大纲课程编号：G15D4170课程中文名称：专业综合实验课程英文名称：Speciality Comprehensive Experiment开课学期：秋季学分/学时：1.5/120先修课程：火箭发动机原理开课对象：飞行器动力工程专业四年级本科生责任人名单：课程团队负责人：，课程责任教授：参加课程教学大纲编写人员：---一、课程的性质、目的和任务火箭发动机专业综合实验课程是针对飞行器动力工程（航天）专业的本科生所开设的一门专业核心课程。

该课程是专业实践能力培养的一个重要环节，是最具特色的专业主干课程之一，其教学目的如下：（1）巩固和加深对专业理论知识的理解，掌握主要部件的工作特性；（2）学习火箭发动机的实验理论和实验方法，了解实验系统构成和实验设备；（3）通过具体实验过程，提高动手操作能力，掌握基本的实验技能，包括实验方案设计、系统调试、实验操作规程、实验现象观察以及数据处理等；（4）了解火箭发动机实验研究的发展动态，经过动手实践，熟悉先进的实验方法，具备初步的科研实验能力。

本课程的先修课程：火箭发动机原理。

本课程是通过具体的实验项目来加深学生对火箭发动机原理知识的理解，运用专业理论知识来分析、解决具体实践问题。

实验项目的设计从火箭发动机的热力过程出发，包含了推进剂的输送与供给、喷注雾化、点火、燃烧、推力产生、热防护等关键环节，涉及到喷注器、点火器、燃烧室、喷管、减压器、汽蚀文氏管、输送管路等关键部组件。

二、课程内容、基本要求及学时分配教学内容分为理论课程和实验课程两大部分。

理论课程共28学时。

实验课程共92学时。

第一部分理论课程（共28学时）1.1 火箭发动机实验概述，2学时。

要求学生能够了解火箭发动机实验的研究对象、研究目的和研究意义。

1.2 火箭发动机实验系统，6学时讲解火箭发动机实验系统的各个主要组成部分的结构特点与工作原理。

重点讲授推力架、气体推进剂供应系统、液体推进剂供应系统。

火箭发动机复习提纲1、火箭发动机主要组成？工作过程？优、缺点？2、掌握表征火箭发动机性能的各主要参数的定义、计算公式、影响因素等，如推力（真空推力、特征推力、等效喷气速度）、推力系数、比冲、总冲、特征速度、工作时间、燃烧时间、点火延迟时间、冲量系数等。

13、按照推进剂的细微结构分类，双基推进剂和复合推进剂各属于什么推进剂？各自的基本组元？它们稳态燃烧过程的主要区别是什么？4、推进剂的燃速？常用的燃速公式？推进剂的燃速特性？确定燃速特性的主要方法？燃速与哪些因素有关？何谓燃速的温度敏感系数？25、液体火箭发动机推进剂供应系统的分类？泵压式的开式和闭式循环？各循环的工作原理图？6、何谓固体推进剂“几何燃烧规律”（或称“平行层燃烧规律”）？7、试证明喷管工作在完全膨胀（P=a P）状态时产e生的推力最大。

而为什么高空工作的二、三级喷管采用欠膨胀？38、掌握固体推进剂中双基推进剂的多阶段燃烧模型和复合推进剂的多火焰燃烧模型，以及固体推进剂的侵蚀燃烧现象和产生侵蚀燃烧的机理、判断准则、预防措施等。

9、喷管流动中的主要损失有哪些？产生二相流损失的主要原因？410、掌握固体火箭发动机热力计算（包括燃烧室热力计算和喷管热力计算）的主要任务、计算模型和主要的计算步骤等。

11、何谓平衡压强？试用图解法讨论平衡压强的稳定性条件？为了满足这个稳定性条件，对推进剂燃速特性（如nr=）应有什么要求？ap12、计算题，以固体火箭发动机性能参数和内弹道5性能计算为主，注意以下几点：（1） 熟记固体火箭发动机性能参数计算的一些简单公式（见P28，图2-13）。

（2） 熟记内弹道计算的平衡压强公式，并掌握影响平衡压强的主要因素（3） 计算中注意公式中各参量的单位及单位的换算，以确保计算结果的正确性。

67 例题名词解释：液体推进剂的混合比：是氧化剂质量流率与燃烧剂质量流率之比，即f o m /mk =。

相对比冲损失系数：发动机的比冲损失值与理论比冲间的比值。

火箭发动机相关课程设计一、教学目标通过本章的学习，学生将掌握火箭发动机的基本原理、分类和主要组成部分；了解火箭发动机的工作过程和特点；培养学生运用物理知识解决实际问题的能力；激发学生对航天科技的兴趣和热爱，提高学生的创新意识和科学精神。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解火箭发动机的定义和作用；（2）掌握火箭发动机的分类及其特点；（3）掌握火箭发动机的主要组成部分及作用；（4）理解火箭发动机的工作过程，并能运用相关知识进行分析。

2.技能目标：（1）学会运用物理知识解决火箭发动机相关问题；（2）能够运用所学知识，分析火箭发动机的实际应用场景；（3）培养学生的团队协作能力和口头表达能力。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对航天科技的兴趣和热爱；（2）提高学生的创新意识和科学精神；（3）培养学生勇于探索、积极向上的精神风貌。

二、教学内容本章主要内容包括火箭发动机的基本原理、分类、主要组成部分及其工作过程。

具体安排如下：1.火箭发动机的基本原理：介绍火箭发动机的定义、作用及其与传统发动机的区别；2.火箭发动机的分类：讲解不同类型的火箭发动机，如液体火箭发动机、固体火箭发动机等，并分析其特点；3.火箭发动机的主要组成部分：介绍火箭发动机的燃烧室、喷嘴、推进剂供应系统等主要组成部分及其作用；4.火箭发动机的工作过程：讲解火箭发动机的工作原理，如燃烧、膨胀、排气等过程，并分析各过程对火箭发动机性能的影响。

三、教学方法为了提高教学效果，本章采用以下教学方法：1.讲授法：讲解火箭发动机的基本原理、分类、主要组成部分及工作过程；2.讨论法：学生针对火箭发动机的实际应用场景进行讨论，培养学生的团队协作能力和口头表达能力；3.案例分析法：分析具体的火箭发动机案例，引导学生运用所学知识解决实际问题；4.实验法：安排火箭发动机实验，让学生亲身体验火箭发动机的工作过程，提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，本章将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的火箭发动机教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关的火箭发动机参考书籍，拓展学生的知识视野；3.多媒体资料：制作精美的课件、视频等多媒体资料，直观展示火箭发动机的工作过程；4.实验设备：准备火箭发动机实验设备，让学生亲身体验火箭发动机的原理和应用。

固体火箭发动机地面点火及推力、压强测试实验（火箭发动机原理课程教学实验一）实验指导书西北工业大学航天学院一、实验目的1、学习固体火箭发动机地面点火及推力、压强测试的方法；2、掌握实验中推力传感器、压强传感器的标定方法；3、利用实验结果（数据或曲线）、参照火箭发动机原理课程教学中介绍的方法，处理参试发动机的特征速度（*c）、比冲（s I）和推力系数（F C）。

二、实验内容要求1、清点参试发动机的零部件、检查零部件的齐套情况；2、记录实验前发动机的喷管喉径、固体推进剂装药的结构参数；3、检查实验数据采集系统、点火控制系统，确保各系统正常可靠工作；4、标定实验中使用的推力、压强传感器；5、称量点火药并制作点火药盒、装配实验发动机，做好点火实验前的一切准备工作；6、发动机点火，并采集P~t和F~t曲线；7、完成实验数据处理及实验报告。

三、实验原理固体火箭发动机设计完成之后，要进行地面静止实验，测量P~t和F~t曲线，然后进行数据处理，检查技术指标是否达到设计要求。

如果没有达到，还要进一步修改设计，再次进行地面实验，直至达到设计要求。

因此，学习固体火箭发动机的实验方法，对一个固体火箭发动机设计人员来说就显得特别重要。

由于发动机工作时将伴随着强大的振动和噪声，有时还有毒性、腐蚀性和爆炸的危险，因此为了保证试验人员的安全和健康、保护贵重的仪器仪表，必须采用远距离操纵和测量的方法，即采用非电量电测法。

为了获得发动机的P~t和F~t曲线，通过安装在发动机上的压强传感器和推力传感器，将被测的压强和推力信号转变为电压信号，电压信号经放大后由计算机数据采集系统保存。

由于传感器输出的是电压信号，而实验需要得到的是推力和压强信号（实际物理量），因此实验前应对所采用的传感器进行标定，标定的目的是为了建立传感器电压信号和实际物理量之间的关系，只要将标定结果输入到计算机采集系统中，在信号采集时，采集系统将按照标定结果将测得的电信号转换成实际物理量，即可获得P~t 和F~t 曲线。

火箭发动机是目前航空航天领域中最核心的技术之一，也是探究太空、探索外太空和实现人类重大探索目标的重要工具。

随着科技的不断进步和创新，火箭发动机技术也不断得到提升和发展。

因此编写一份完备的火箭发动机的教案来培养学生对于火箭发动机的技术知识与应用能力显得尤为重要。

一、教学目标本次火箭发动机教学活动的核心目标是，让学生了解火箭发动机整体结构、各种零部件原理、燃料和氧化剂选择、燃烧产生的推力等方面的知识，掌握火箭发动机的分析方法，培养学生的科学分析能力、实验能力和创新能力，引导学生引导学生积极探索，开阔眼界，增强抗压能力和创新思维。

二、教学内容1.火箭发动机整体结构的设计原理通过该部分内容的学习，能使学生了解火箭发动机整体结构的设计原理，并了解火箭发动机工作的基本原理。

就是使学生能分析出火箭发动机中各个组成部分的工作原理，并了解每个组成部分的作用是什么。

2.火箭发动机中各种零部件的原理及设计通过该部分内容的学习，能让学生了解火箭发动机中各种零部件的原理及设计，并了解零部件之间的联系和相互作用的关系。

就是使学生能分析出各个零部件不同的功能，以及各个零部件之间的联系和作用。

3.火箭发动机的燃料和氧化剂选择通过该部分内容的学习，能使学生了解火箭发动机燃料和氧化剂选择的原理和方法，并了解燃料和氧化剂的选择对于火箭发动机推力大小和性能的影响。

就是使学生能了解不同燃料和氧化剂的化学性质，以及它们之间的反应关系，了解不同燃料和氧化剂适用的场景和条件。

4.火箭发动机燃烧产生的推力通过该部分内容的学习，能使学生了解火箭发动机燃烧产生的推力的原理和数学公式，并且能够解答火箭发动机的推力变化受哪些因素影响。

就是使学生掌握计算火箭发动机推力的公式，以及掌握各个因素对于火箭发动机推力大小的影响程度。

三、教学方法本次火箭发动机教学活动采取讲解理论部分，注重实践的方式进行。

包括对火箭发动机的解析、组装、燃烧实验等。

让学生通过实际的操作和演练，更加直观和深刻的理解火箭发动机的结构和原理。

火箭发动机的工作原理及推力提升方法火箭发动机作为航天器的动力装置，在现代航天技术中发挥着至关重要的作用。

本文将深入研究火箭发动机的工作原理，并探讨一些推力提升方法。

一、火箭发动机的工作原理火箭发动机是利用推进剂的燃烧产生高温高压气体，并通过喷射出去的气体产生反作用力，实现推力的产生。

整个过程可以分为三个关键步骤：燃烧、膨胀和喷射。

1. 燃烧阶段：推进剂在燃烧室中与氧化剂发生剧烈的化学反应，产生高温高压气体。

燃烧室通常由耐高温材料制成，以承受高温和高压环境。

2. 膨胀阶段：高温高压气体经过喷嘴扩散到喷管中，气体在喷管内部膨胀，从而产生高速气流。

喷管的形状和设计对于推力的产生起着重要的作用。

3. 喷射阶段：高速气流通过喷管出口排出，产生的反作用力推动火箭向前运动，形成推力。

根据牛顿第三定律，喷出的气体产生反作用力，火箭就会获得相等大小的推力。

二、火箭推力提升方法为了提高火箭的推力，科学家们提出了多种方法，下面将介绍其中的几种。

1. 多级火箭：多级火箭是指将多个火箭级联在一起，形成一个整体。

每个级别都有自己的火箭发动机，形成串联的结构。

当每个级别通过其发动机燃烧推进剂产生的推力耗尽后，就会分离该级别，使下一个级别进入工作状态。

多级火箭的主要优势在于推力的逐级增加，使火箭能够有效地克服地球引力。

2. 低温推进剂：传统的火箭使用常温推进剂，如液氢和液氧。

然而，低温推进剂，如液氢和液氮的使用，可以提供更高的比冲和推力。

低温推进剂在燃烧过程中能够产生更高的燃烧温度，使得火箭的喷气速度更快，从而提高推力效果。

3. 固体增压剂：在火箭发动机中添加固体增压剂可以有效地提高燃烧速率和推力。

固体增压剂的加入可以增加推进剂燃烧的速度和强度，从而提高喷气速度和推力。

4. 外推力增强：在火箭发动机外部增加额外的推力装置，如固体火箭助推器，可以有效地提高整个火箭系统的总推力。

这种方法常常被用于将大型火箭从地面发射，以克服地球引力的影响。

火箭发动机基本原理与主要性能参数火箭发动机是用于推动火箭运行的关键组件，它通过喷出高速气体产生反作用力来推动火箭。

本文将介绍火箭发动机的基本原理以及主要的性能参数。

一、火箭发动机的基本原理火箭发动机的基本原理是基于牛顿第三定律，即每个作用力都有一个等大反向的反作用力。

通过排出高温高压燃气产生的高速气流，火箭发动机可以产生的反作用力推动火箭向前运行。

火箭发动机的工作过程可以分为四个阶段：燃烧室压力升高、喷嘴加速、喷射出口速度增加和喷嘴加速结束。

在燃烧室中，燃料和氧化剂在一定比例下燃烧产生高温高压燃气。

然后，燃气通过喷嘴加速，形成高速气流从喷射出口排出。

此时，反作用力作用在发动机上，将火箭推进。

二、火箭发动机的主要性能参数1. 推力（Thrust）推力是衡量火箭发动机性能的重要指标，它代表了发动机产生的推力大小。

推力的单位通常为牛顿（N）或千牛（kN）。

推力的大小与燃料的燃烧速率、排出喷口的气体速度以及发动机的结构特性等因素有关。

2. 比冲（Specific Impulse）比冲是衡量火箭发动机燃料利用效率的指标，它代表了每单位燃料产生的推进效果。

比冲的单位通常为秒（s），其数值越大，表示单位燃料产生的推力越大。

比冲与排气速度成正比，与燃料消耗速率成反比。

3. 推重比（Thrust-to-Weight Ratio）推重比是指火箭发动机产生的推力与发动机自身重量之比。

推重比越大，表示火箭发动机越强大。

推重比的数值取决于发动机的设计和材料选择。

4. 燃料消耗率（Propellant Consumption Rate）燃料消耗率是指单位时间内燃料的消耗量。

它反映了发动机每秒钟所消耗的燃料数量，单位通常为千克/秒（kg/s）。

燃料消耗率与燃料的燃烧速率和推力大小有关。

5. 特定冲量（Specific Impulse）特定冲量是指单位燃料产生的总推力与单位燃料消耗的质量之比。

特定冲量的单位通常为牛顿/千克（N/kg），数值越大表示单位燃料产生的推力越大。