内容简介

本书在我国新一代低温捆绑运载火箭研制成功的基础上，结合国内外运载火箭环境设计近期新成果，系统总结了运载火箭力学环境、热环境设计方法及研制经验。第1章概述了运载火箭环境设计任务和内涵、发展历程及展望。第2章系统阐述了运载火箭力学环境设计方法及在工程研制中的实际应用。第3章系统叙述了运载火箭热环境设计方法及在工程研制中的实际应用。附录给出了国外主要火箭的力学环境、热环境及部分试验方法。本书是作者多年来研究工作的总结，反映了当前国内外工程研究发展的状况，既可作为高等院校航天飞行器设计专业的教材，也可为航天飞行器设计领域的研究人员和工程设计人员提供一套完整、实用的参考资料。

作者简介

李东，《液体运载火箭环境设计》和《液体运载火箭低温动力系统工程设计》作者。我国运载火箭总体设计专家，现担任长征五号运载火箭总设计师，组织型号的研制工作。参加过长征二号丙、长征二号E、长征三号甲、乙、丙火箭及东风十五等多个型号的研制工作，作出了突出贡献。先后担任中国运载火箭技术研究院总体设计部设计员、室主任、部副主任、院研发中心主任等职务，历任型号副主任设计师、主任设计师、副总设计师、副总指挥、型号总设计师等。先后参加过国家中长期科技发展规划，探月工程二、三期，载人登月等重大工程的论证工作。担任国防科技工业局科学技术委员会成员、中国航天科技集团有限公司科技委运载系统组成员、国防科技工业“511人才工程”学术技术带头人和中国航天科技集团有限公司有突出贡献专家、学术技术带头人、中国运载火箭技术研究院首席专家。

前言

运载火箭飞行过程中会产生并承受非常恶劣的力学环境、热环境，为了运载火箭各系统的结构、仪器设备等能够正常可靠工作，需要认真分析运载火箭制造、生产、试验、测试、发射、飞行等整个寿命周期内所经历的力学环境、热环境包络，并设计合适的力学环境、热环境条件，供各系统研制过程中设计、试验使用。运载火箭的力学环境、热环境设计是运载火箭研制过程中面临的非常复杂的难点问题之一。环境条件设计不能太低，否则会造成欠试验，将降低火箭飞行的可靠性；环境条件设计也不能太高，否则会造成过试验，给各系统带来的结构重量代价太大，将降低火箭运载能力。在运载火箭工程研制中，从未准确地获取过飞行遥测数据供环境设计人员设计出准确的力学环境、热环境条件。运载火箭研制过程中的地面试验子样较少，通过小子样获取的环境测量结果不能覆盖最大环境包络，通过地面试验获取的环境数据也不能覆盖天上飞行状态。如何设计出准确的力学环境、热环境条件，是运载火箭总体环境设计面临的最大困难之一。目前运载火箭力学环境、热环境设计工作主要依靠地面试验获取小子样环境测量数据，结合工程分析、仿真分析等理论分析手段，完善理论分析模型，减小天地差异，设计出合理可行的力学、热学环境条件。本书在我国新一代低温捆绑运载火箭研制成功的基础上，结合国内外运载火箭环境设计最新成果，系统总结了液体运载火箭力学环境、热环境设计方法及研制经验。全书共分四部分内容（包含附录）。第1章概述了运载火箭环境设计的任务和内涵、发展历程及展望。第2章系统阐述了液体运载火箭力学环境设计方法，力学环境主要包括低频振动、高频振动、噪声、冲击等，结合各种环境对结构及仪器设备的影响等，说明了各种力学环境的理论分析方法、数据处理方法、环境抑制方法、试验方法、环境条件设计方法等在工程研制中的实际应用。第3章系统叙述了液体运载火箭热环境设计方法，热环境主要包括气动加热环境、喷流加热环境、舱段热环境、空间热环境和地面热环境等，说明了热环境的工程计算方法、仿真分析方法、试验方法等在工程研制中的实际应用。附录给出了国外主要火箭的力学环境、热环境及部分试验方法。本书第1章由李东、李国爱、何巍编写，第2章由李东、祁峰、胡鹏翔、董锴编写，第3章由李东、苏虹、沈丹、何巍编写，附录由祁峰、苏虹编写。李东负责拟定全书内容并审校全稿。本书是作者多年来研究工作的总结，反映了当前国内外工程研究发展的状况，既可作为高等院校航天飞行器设计专业的研究生教材，也可为航天飞行器设计领域的研究人员和工程设计人员提供一套完整、实用的参考资料。由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。

目录

第1章概述1.1运载火箭环境设计概述1.1.1运载火箭力学环境1.1.2运载火箭热环境1.2运载火箭环境设计的任务和内涵1.2.1运载火箭环境设计的任务1.2.2环境条件设计1.2.3系统及*机环境适应*研制1.3运载火箭环境设计的发展历程及展望第2章力学环境设计2.1基本概念2.1.1火箭力学环境条件分类2.1.2环境试验数据分析方法2.1.3火箭力学环境设计的主要任务2.2振动环境2.2.1振动环境预示2.2.2减、隔振设计2.2.3振动试验条件设计2.3噪声环境设计2.3.1噪声环境预示2.3.2降噪设计2.3.3噪声试验方法2.4冲击环境设计2.4.1冲击环境预示2.4.2减冲隔冲2.4.3冲击试验方法第3章热环境设计3.1基本概念3.1.1火箭热环境剖面3.1.2热环境设计任务3.1.3热的传递方式3.2气动加热环境3.2.1气动加热的原理3.2.2气动加热预示3.2.3结构温度预示3.2.4防护设计3.3喷流加热环境3.3.1底部喷流加热3.3.2火箭上的各种喷流3.4舱段热环境3.4.1舱段温度环境预示3.4.2舱段热环境控制3.5空间热环境3.5.1空间环境3.5.2外热流计算与辐射仿真3.5.3温度仿真计算3.5.4热控措施3.6地面热环境3.6.1自然界的高低温3.6.2太阳辐射3.6.3湿热环境3.6.4低温推进剂3.6.5地面环境控制3.7热环境设计与验证3.7.1热环境效应3.7.2热环境设计流程3.7.3热环境试验3.7.4热流试验3.7.5温度试验附录A国外运载火箭力学环境试验条件附录B国外火箭的喷流热设计参考文献