前言

運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈等運(yùn)載器所用的二級(jí)、三級(jí)、上面級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以及衛(wèi)星、飛船等航天器所用的姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高空環(huán)境下工作，為獲得這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作環(huán)境下的性能、可靠性和熱防護(hù)措施可行性等，需要在地面建造一個(gè)近似高空飛行的模擬環(huán)境，將發(fā)動(dòng)機(jī)置于這種環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，這類(lèi)試驗(yàn)統(tǒng)稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)。

高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)、真空獲取系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)（如吊裝、電力、通信、氣體生產(chǎn)、分析化驗(yàn)等）組成。發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)等組成。這部分內(nèi)容有
專(zhuān)門(mén)書(shū)籍介紹。真空獲取系統(tǒng)一般由試驗(yàn)艙、燃?xì)馍龎合到y(tǒng)、燃?xì)饨禍叵到y(tǒng)、燃?xì)獬槲�系統(tǒng)、蒸氣生成系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成，其作用是讓被試發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)艙內(nèi)形成滿(mǎn)流所需要的低壓力環(huán)境并維持該環(huán)境。試驗(yàn)過(guò)程中這些分系統(tǒng)一起協(xié)調(diào)工作，完成發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)任務(wù)。

《液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》一書(shū)主要介紹液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)真空環(huán)境獲取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，內(nèi)容包括真空獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、核心裝置的設(shè)計(jì)和調(diào)試與驗(yàn)證方法等。全書(shū)分為9章，第1章概論，主要介紹高空模擬試驗(yàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)研制中的目的與特點(diǎn)、高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、高空模擬試驗(yàn)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)等；第2章高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，主要介紹總體設(shè)計(jì)的需求分析、設(shè)計(jì)依據(jù)和原則、總體功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)、指標(biāo)分解與氣動(dòng)計(jì)算、環(huán)境條件總體設(shè)計(jì)、測(cè)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)等；第3章試驗(yàn)艙與環(huán)境條件設(shè)計(jì)，主要介紹試驗(yàn)艙設(shè)計(jì)、真空環(huán)境條件設(shè)計(jì)、稀薄流環(huán)境模擬系統(tǒng)、真空環(huán)境大噴管保護(hù)條件設(shè)計(jì)等；第4章燃?xì)馍龎合到y(tǒng)設(shè)計(jì)，主要介紹發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器系統(tǒng)流動(dòng)模型，擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)，擴(kuò)壓器氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)及傳熱計(jì)算等；第5章燃?xì)饨禍叵到y(tǒng)設(shè)計(jì)，主要介紹氣體熱力性質(zhì)計(jì)算，燃?xì)饨禍仄�、換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算，冷卻水流量控制和調(diào)試等；第6章燃?xì)獬槲�系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要介紹真空管道設(shè)計(jì)、真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、氣體噴射泵的一維流設(shè)計(jì)方法、蒸氣冷凝器設(shè)計(jì)等；第7章蒸氣生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要介紹液氧酒精蒸氣發(fā)生器設(shè)計(jì)、空氣酒精蒸氣發(fā)生器設(shè)計(jì)、蒸氣發(fā)生器系統(tǒng)調(diào)試等；第8章高空環(huán)境參數(shù)測(cè)量，主要介紹高空模擬環(huán)境下推力、壓力、溫度等參數(shù)測(cè)量方法等；第9章系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證，主要介紹真空獲取系統(tǒng)的調(diào)試內(nèi)容、冷卻水系統(tǒng)調(diào)試、蒸氣生成系統(tǒng)調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試、考臺(tái)試驗(yàn)、系統(tǒng)性能評(píng)估等。

本書(shū)由史超、王志武等11位長(zhǎng)期從事液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)、具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員共同撰寫(xiě)。其中，史超確定全書(shū)的主題思想與架構(gòu)、一二三級(jí)目錄及章節(jié)核心論述內(nèi)容，負(fù)責(zé)組織撰寫(xiě)人員對(duì)各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行多次審查修改并終定稿。本書(shū)第1章、第2章由史超、趙萬(wàn)明撰寫(xiě)；第3章由王志武、李廣會(huì)、王宏亮、賀宏撰寫(xiě)；第4章、第5章、第6章由王志武撰寫(xiě)；第7章由曹明明、趙曙撰寫(xiě)；第8章由李廣會(huì)、唐斌運(yùn)、呂欣撰寫(xiě)；第9章由周獻(xiàn)齊撰寫(xiě)。梁小強(qiáng)、焦玉屏、安會(huì)剛、杜晨昕負(fù)責(zé)組織策劃、內(nèi)容審查、圖書(shū)出版管理等工作。羅維民研究員對(duì)全書(shū)進(jìn)行了認(rèn)真審查，提出了寶貴的修改意見(jiàn)。

目前，介紹液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)的專(zhuān)著很少，高空模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍更加鮮見(jiàn)。書(shū)中典型的理論計(jì)算引用了公開(kāi)發(fā)表的參考文獻(xiàn)，部分計(jì)算公式、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、調(diào)試結(jié)果、調(diào)試方法等是作者長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累、總結(jié)和引自未公開(kāi)發(fā)表的單位內(nèi)部資料，這些內(nèi)部資料未在參考文獻(xiàn)中列出。本書(shū)把從事液體動(dòng)力試驗(yàn)領(lǐng)域的專(zhuān)家和一線經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員掌握的顯性和隱性知識(shí)呈現(xiàn)出來(lái)，為從事液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)參考，讓更多的年輕技術(shù)人員從中受益，為我國(guó)將來(lái)建造能力更強(qiáng)、技術(shù)更先進(jìn)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)奠定人才基礎(chǔ)。全書(shū)理論與實(shí)踐相結(jié)合，貫徹工程經(jīng)驗(yàn)必須經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證的設(shè)計(jì)思想。作者在大量理論與仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上，列舉了典型并成功應(yīng)用的設(shè)計(jì)實(shí)例，提升了本書(shū)的參考價(jià)值，幫助讀者快速理解設(shè)計(jì)理論和方法。本書(shū)所述內(nèi)容力求通俗易懂、針對(duì)性強(qiáng)。讀者對(duì)象為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)人員，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)風(fēng)洞設(shè)計(jì)人員，高校從事火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)理論教學(xué)的教師和學(xué)生，熱愛(ài)航天事業(yè)的工程技術(shù)人員和航天愛(ài)好者。

本書(shū)的撰寫(xiě)人員常年奮斗在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)一線，完成了大量的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)任務(wù)，在承擔(dān)繁重的科研試驗(yàn)任務(wù)的同時(shí)，努力完成了本書(shū)的撰寫(xiě)、修訂等工作，付出了艱辛的勞動(dòng)。在此，對(duì)參與本書(shū)撰寫(xiě)、策劃、修改、出版等工作的所有人員深表感謝。在本書(shū)出版過(guò)程中，得到航天科技圖書(shū)出版基金的鼎力資助和中國(guó)宇航出版社的大力支持，在此深表感謝。

由于作者水平有限，書(shū)中內(nèi)容難免有疏漏和不妥之處，懇請(qǐng)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)領(lǐng)域的專(zhuān)家、學(xué)者和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員及廣大讀者給予批評(píng)指正。

史超
2021年10月于西安