RBCC发动机纯火箭模态性能特性仿真研究

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作者 凌文辉 韦宝禧 +2 位作者 侯金丽 姚达豪 罗飞腾 《航空动力学报》 北大核心 2025年第5期406-420,共15页

为掌握火箭基组合循环(RBCC)发动机的纯火箭模态性能特性及影响因素,设计构建了中心火箭布局的全轴对称特征RBCC发动机基准流道,以及相同设计膨胀比的半轴对称斜切喷管构型RBCC发动机、连续扩张喷管构型火箭发动机流道,开展了不同推力... 为掌握火箭基组合循环(RBCC)发动机的纯火箭模态性能特性及影响因素,设计构建了中心火箭布局的全轴对称特征RBCC发动机基准流道,以及相同设计膨胀比的半轴对称斜切喷管构型RBCC发动机、连续扩张喷管构型火箭发动机流道,开展了不同推力室室压条件下纯火箭模态三维膨胀流场仿真,获得了不同喷管构型、二次流、火箭推进剂方案下纯火箭模态内流工作特性、推力比冲性能特性。结果表明:纯火箭模态时非理想连续膨胀流动状态导致比冲性能损失,比冲效率在80%以下;大突扩膨胀后产生的强激波总压损失是性能下降的主要机制,全轴对称喷管构型相对于连续扩张喷管时比冲效率下降约8%,半轴对称斜切喷管可以减小膨胀总压损失,提高比冲效率;引入二次流可以调整膨胀-压缩波系结构以减小总压损失,提高二次流总温有利于提升整体性能。 展开更多

关键词 火箭基组合循环(RBCC)发动机 纯火箭模态 斜切喷管 比冲效率 三维流场仿真

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可变比冲磁等离子体发动机发展概述及展望 被引量：1

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作者 石腾 冯建畅 +2 位作者 张留欢 王君 陈铮夏 《火箭推进》 北大核心 2025年第5期1-12,35,共13页

可变比冲磁等离子体发动机(Variable specific impulse magnetoplasma rocket engine,VA-SIMR)具备大推力、高比冲、长寿命的技术优势,是未来深空探测任务的理想动力系统之一,具备广阔的应用前景。从VASIMR的技术特点出发,首先详细梳理... 可变比冲磁等离子体发动机(Variable specific impulse magnetoplasma rocket engine,VA-SIMR)具备大推力、高比冲、长寿命的技术优势,是未来深空探测任务的理想动力系统之一,具备广阔的应用前景。从VASIMR的技术特点出发,首先详细梳理了国外VASIMR的发展历程及现有状态,展示了VASIMR的研制路线及其最新进展;其次介绍了国内VASIMR类型发动机的研究进展,分析了国内外研究现状的不足之处;最后探讨了未来重点研究方向,并围绕重点研究方向对发动机研制过程中的关键技术展开了讨论,以期对我国磁等离子体发动机技术发展提供一定建议与参考。 展开更多

关键词 大功率电推进 可变比冲磁等离子体发动机 螺旋波等离子体源 离子回旋共振加热 磁喷管

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可变比冲磁等离子体发动机电离与离子加热过程数值模拟

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作者 杨振宇 张元哲 +3 位作者 范威 杨广杰 韩先伟 谭畅 《物理学报》 北大核心 2025年第23期65-73,共9页

可变比冲磁等离子体发动机具有大推力、高比冲、长寿命、可变比冲、和高效率等技术优势,是未来深空探测、载人航天所必需的先进动力装置.可变比冲磁等离子体发动机内螺旋波等离子体源与离子回旋共振单元相互串联,探究发动机内电离过程... 可变比冲磁等离子体发动机具有大推力、高比冲、长寿命、可变比冲、和高效率等技术优势,是未来深空探测、载人航天所必需的先进动力装置.可变比冲磁等离子体发动机内螺旋波等离子体源与离子回旋共振单元相互串联,探究发动机内电离过程对离子加热过程的影响规律对发动机性能测试与优化具有重要意义.本文建立了串联螺旋波等离子体源与离子回旋共振单元的多组分流体模型,并在不同螺旋波等离子体源输入电流与气压条件下进行了数值模拟,探究了螺旋波等离子体源工作状态对离子回旋共振单元离子能量密度的影响规律.研究结果表明:螺旋波等离子体源放电模式随输入电流与背景气压增大逐渐转变,计算区域内等离子体密度与离子回旋共振单元内的离子能量密度出现跳变现象;在本文模型及输入条件下,螺旋波等离子体源中的工质电离过程与离子回旋共振单元的离子加热过程是解耦的,螺旋波等离子体源的工作模式并不影响单个离子通过离子回旋共振单元所获得的能量增益,发动机进而可以实现多模态工作. 展开更多

关键词 可变比冲磁等离子体发动机 螺旋波等离子体源 离子回旋共振单元 流体模拟

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VASIMR中螺旋波等离子体源设计 被引量：8

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作者 李波 王一白 +1 位作者 张普卓 王守国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期720-725,共6页

螺旋波等离子体具有密度高,可控性强且无电极等优点,被应用于可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR,Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)中.设计了一个螺旋波等离子体源,并给出了其中2个关键部分———磁场线圈和螺旋波天线的设... 螺旋波等离子体具有密度高,可控性强且无电极等优点,被应用于可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR,Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket)中.设计了一个螺旋波等离子体源,并给出了其中2个关键部分———磁场线圈和螺旋波天线的设计.对螺旋波等离子体源进行了初步实验,结果表明,电子密度随射频输入功率的增加几乎呈线性上升,估计电子密度的量级在通入工质后完全可达1011cm-3. 展开更多

关键词 可变比冲磁等离子体火箭 螺旋波等离子体 磁场线圈 螺旋波天线

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可变比冲磁等离子体火箭原理与研究进展 被引量：13

5

作者 任军学 刘宇 王一白 《火箭推进》 CAS 2007年第3期36-42,共7页

介绍了VASIMR的基本组成(螺旋波等离子体源、离子回旋共振加热系统I-CRH、磁喷嘴)及工作原理。可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR)是一种基于可控核聚变思想发展的先进高功率电推进方式,具有高比冲、比冲可变等特点。通过分析系统的效率及... 介绍了VASIMR的基本组成(螺旋波等离子体源、离子回旋共振加热系统I-CRH、磁喷嘴)及工作原理。可变比冲磁等离子体火箭(VASIMR)是一种基于可控核聚变思想发展的先进高功率电推进方式,具有高比冲、比冲可变等特点。通过分析系统的效率及关键技术,指出VASIMR研制最关键的问题是研制高性能的螺旋波等离子体源和提高ICRH的效率等,最后评估了VASIMR在空间任务中的优势。 展开更多

关键词 变比冲 磁等离子体 螺旋波 离子回旋共振加热

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喷注压降对Al/AP粉末火箭发动机工作特性影响研究 被引量：13

6

作者 李超 胡春波 +3 位作者 武冠杰 李悦 邓哲 朱小飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2873-2880,共8页

为研究喷注压降对Al/AP粉末火箭发动机工作特性影响,在考虑喷管两相流动损失的情况下,通过理论计算分析了压强、氧燃比对Al/AP粉末火箭发动机比冲、绝热燃烧温度及凝相产物质量分数的影响。以此为基础确定了Al/AP粉末火箭发动机工作参数... 为研究喷注压降对Al/AP粉末火箭发动机工作特性影响,在考虑喷管两相流动损失的情况下,通过理论计算分析了压强、氧燃比对Al/AP粉末火箭发动机比冲、绝热燃烧温度及凝相产物质量分数的影响。以此为基础确定了Al/AP粉末火箭发动机工作参数,搭建了Al/AP粉末火箭发动机试验系统,通过改变流化气质量流率和粉末推进剂储箱出口通流面积的方法研究不同喷注压降下Al/AP粉末火箭发动机的工作特性。结果表明,流化气质量流率大小对Al/AP粉末火箭工作过程存在一定的影响,过小会导致粉末推进剂供给卡顿,过大会导致发动机性能降低。与此同时,Al/AP粉末火箭动机工作过程中存在由粉末推进剂输运时滞导致的燃烧室压力振荡,而通过提高粉末推进的喷注压降可以有效抑制这一振荡。当前技术状态下,由于在Al/AP粉末火箭动机燃烧室设计、粉末推进剂高效喷注和离散等方面存在不足,Al/AP粉末火箭动机的实际性能与理论性能还存在一定偏差,试验中最高燃烧效率为69.79%。 展开更多

关键词 Al/AP粉末 火箭发动机 比冲 气固两相流 热试 燃烧效率

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Mg粉/CO_2粉末火箭发动机性能分析 被引量：12

7

作者 李芳 胡春波 何国强 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期414-418,共5页

从粉末火箭发动机工作性能、影响因素等方面出发,对其性能进行了理论计算。通过分析发现,粉末发动机较传统推进系统的有效比冲高;通过对Mg粉和CO2燃烧性能的计算研究,得到了其受压强、初温、氧燃比等参数的影响规律,为进一步研究奠定了... 从粉末火箭发动机工作性能、影响因素等方面出发,对其性能进行了理论计算。通过分析发现,粉末发动机较传统推进系统的有效比冲高;通过对Mg粉和CO2燃烧性能的计算研究,得到了其受压强、初温、氧燃比等参数的影响规律,为进一步研究奠定了基础。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 比冲 燃烧温度 压强 燃氧比

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工作压强对战术固体火箭发动机比冲的影响分析 被引量：4

8

作者 万少文 赵志敏 胡昌宇 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期4-7,共4页

从固体发动机的特征速度、推力系数、燃烧室冲量系数和喷管冲量系数等因素出发,分析了发动机工作压强对战术固体火箭发动机比冲的影响。在此基础上验证性地给出了两台发动机的实例比较,最后提出了相关的设计原则与建议,可供工程设计参考。

关键词 工作压强 战术导弹 固体火箭发动机 比冲 燃烧室 影响

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当量比对脉冲爆震火箭发动机性能影响的实验研究 被引量：3

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作者 胡承启 范玮 +2 位作者 严传俊 李强 叶斌 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2007年第6期751-753,共3页

简述了脉冲爆震火箭发动机（PDRE）的实验系统，在12Hz的频率下，以煤油为燃料，以氧气为氧化剂，进行了当量比在0．5—1．7下推力随当量比变化的实验，并计算出比冲值。结果表明：当量比在0．5—1．7之间时，此PDRE的推力和比冲随着当... 简述了脉冲爆震火箭发动机（PDRE）的实验系统，在12Hz的频率下，以煤油为燃料，以氧气为氧化剂，进行了当量比在0．5—1．7下推力随当量比变化的实验，并计算出比冲值。结果表明：当量比在0．5—1．7之间时，此PDRE的推力和比冲随着当量比的增加而增加。 展开更多

关键词 脉冲爆震火箭发动机 当量比 推力 比冲

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固体火箭发动机的寿命研究 被引量：7

10

作者 唐庆明 裴哲 吴建业 《战术导弹技术》 北大核心 2006年第2期30-32,共3页

通过试验数据得出发动机比冲、推力等性能参数随时间变化的趋势.根据固体火箭推进剂的寿命预示方程,对发动机装药寿命进行了预估.

关键词 燃速 固体火箭发动机 比冲

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两相脉冲爆震火箭发动机性能实验 被引量：2

11

作者 李建玲 范玮 +2 位作者 熊姹 王育虔 李强 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期17-22,共6页

为了获得脉冲爆震火箭发动机(PDRE)的性能参数,采用液态煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体,进行了一系列多循环爆震实验。使用孔板流量计测量煤油流量,使用集气法测量氧气流量,使用动态压电式压力传感器测量了爆震室轴向的... 为了获得脉冲爆震火箭发动机(PDRE)的性能参数,采用液态煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体,进行了一系列多循环爆震实验。使用孔板流量计测量煤油流量,使用集气法测量氧气流量,使用动态压电式压力传感器测量了爆震室轴向的沿程压力,使用火焰温度及水蒸气浓度红外光谱测量仪测量爆震管出口平面的尾焰温度,使用动态压电式推力传感器测量PDRE所产生的瞬时推力。实验获得PDRE不同频率下的平均推力和比冲。实验结果表明:爆震压力和温度随着工作频率的变化而有所变化,填充系数对于PDRE比冲大小有着显著影响。采用爆震室部分填充的策略,可以显著地提高发动机比冲。 展开更多

关键词 脉冲爆震 比冲 填充系数 工作频率 火箭发动机

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固体火箭发动机推力大小调节技术的发展 被引量：21

12

作者 徐温干 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第1期39-44,共6页

对固体火箭发动机推力大小调节技术研究的必要性、发展的现状以及在型号上应用的情况作了综述与分析。指出了发展的趋势与方向。

关键词 固体推进剂 火箭发动机 可变推力

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喷管形式和环境压力对PDRE比冲的影响研究 被引量：1

13

作者 靳乐 范玮 +1 位作者 王玮 陈巍 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期440-445,共6页

采用数值模拟和实验的方法研究不同喷管形式(收敛型,扩张型和收敛扩张型)和环境压力对火箭式脉冲爆震发动机(PDRE)比冲的影响。数值模拟中采用有限速率化学反应模型,通过二阶迎风格式差分逼近二维欧拉方程,数值计算结果表明收敛型喷管... 采用数值模拟和实验的方法研究不同喷管形式(收敛型,扩张型和收敛扩张型)和环境压力对火箭式脉冲爆震发动机(PDRE)比冲的影响。数值模拟中采用有限速率化学反应模型,通过二阶迎风格式差分逼近二维欧拉方程,数值计算结果表明收敛型喷管对比冲的增益最大(17.20%),环境压力为0.5 atm时比冲最大。不同喷管形式的实验中利用推力传感器测量得到比冲,结果同样表明收敛喷管的比冲增益最大(18.67%),且数值模拟和实验的结果基本吻合。分别采用理想性能模型和热力循环模型研究环境压力对PDRE比冲的影响。结果表明,在环境压力小于1 atm时,两种模型的分析和数值模拟均呈现不同的结果,因此低压环境下发动机的比冲影响规律有待进一步实验验证。 展开更多

关键词 脉冲爆震火箭发动机 喷管 比冲 环境压力

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基于间接法的变比冲发动机作用下地球逃逸轨道设计 被引量：2

14

作者 程兴 王鹏 崔乃刚 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2011年第5期24-28,37,共6页

针对变比冲发动机作用下燃料最优地球逃逸轨道设计问题,给出了一种基于间接法的组合设计算法。该组合算法包括初值猜测技术和边值问题求解器两个部分:利用最优解的必要条件在初始时刻小邻域内构造一组关于协状态初值的线性方程组,以此... 针对变比冲发动机作用下燃料最优地球逃逸轨道设计问题,给出了一种基于间接法的组合设计算法。该组合算法包括初值猜测技术和边值问题求解器两个部分:利用最优解的必要条件在初始时刻小邻域内构造一组关于协状态初值的线性方程组,以此给出短周期任务的初始猜值,然后结合曲线拟合技术猜测长周期任务的初值;边值问题求解器通过构造一个与待求解两点边值问题相对应的无约束优化问题,引入Armijo收敛性条件对迭代步长进行线性回溯搜索校正,以保证算法的全局收敛性。针对不同任务周期最优逃逸问题进行数学仿真,仿真结果表明该组合算法收敛性好,迭代次数少,对小推力轨道设计具有良好的应用价值。 展开更多

关键词 变比冲发动机 小推力 燃料最优 两点边值 初值猜测

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基于神经网络的固体火箭发动机比冲性能的预示研究

15

作者 张宇星 邱志平 段志信 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第A01期236-240,202,共6页

将神经网络方法引入了固体火箭发动机的比冲性能预测,该方法避开了系统具体规律分析以及相应数学模型建立所带来的困难,直接用神经网络模型来模拟真实的系统关系。采用了一种改进的Ⅱ型RBF神经网络,克服了传统的RBF神经网络径向基函数... 将神经网络方法引入了固体火箭发动机的比冲性能预测,该方法避开了系统具体规律分析以及相应数学模型建立所带来的困难,直接用神经网络模型来模拟真实的系统关系。采用了一种改进的Ⅱ型RBF神经网络,克服了传统的RBF神经网络径向基函数个数未知的缺陷,并将其预测结果与传统的BP神经网络的预测结果进行了比较。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 比冲 网络学习 RBF神经网络 BP算法

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变比冲发动机作用下共面燃料最优轨道转移

16

作者 梁新刚 杨涤 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2007年第3期53-57,共5页

以国外目前正在研制中的变比冲磁等离子体火箭发动机(VASIMR)为背景,研究了变比冲发动机作用下的同平面燃料最优轨道转移。推力方向角和比冲为控制变量,发动机总功率为常值,发动机可多次开关机。采用经典最优控制理论,运用庞德里亚金最... 以国外目前正在研制中的变比冲磁等离子体火箭发动机(VASIMR)为背景,研究了变比冲发动机作用下的同平面燃料最优轨道转移。推力方向角和比冲为控制变量,发动机总功率为常值,发动机可多次开关机。采用经典最优控制理论,运用庞德里亚金最小值原理将问题转化为两点边值问题,并通过非线性规划算法求解,得到了受精确开关函数控制的最优比冲时间历程。给出的VASIMR发动机应用算例结果表明,采用VA-SIMR发动机有益于提高航天器有效载荷所占比例。 展开更多

关键词 变比冲发动机 有限推力 轨道转移 非线性规划

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固体火箭发动机比冲预示的神经网络仿真研究

17

作者 王晔 段志信 李卓 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第10期227-229,共3页

运用BP和RBF神经网络方法和Matlab6.5工具软件建立了小样本数据条件下的固体火箭发动机比冲的神经网络预测模型,并将两种神经网络预报的效果进行了比较。两种网络较好的预报效果,表明建立的预测模型是合理的。在此基础上,提出了与之相... 运用BP和RBF神经网络方法和Matlab6.5工具软件建立了小样本数据条件下的固体火箭发动机比冲的神经网络预测模型,并将两种神经网络预报的效果进行了比较。两种网络较好的预报效果,表明建立的预测模型是合理的。在此基础上,提出了与之相应的预报误差控制方法及其新型号发动机比冲预测的选模判据。数值实验结果表明,所提供的网络模型可在小样本数据条件下实现发动机比冲性能的高精度预测。 展开更多

关键词 固体发动机比冲 RBF神经网络 BP神经网络 MATLAB软件 预报误差控制 选模判据

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固体火箭发动机比冲估算及界面程序实现

18

作者 崔立堃 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2017年第6期21-23,27,共4页

依据某推进剂热力计算结果和基于FLUENT软件平台的固体火箭发动机燃烧室和喷管两相流流场仿真得到的相关参数,根据比冲计算的相关理论,利用MATLAB图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)软件编制了发动机比冲预估算程序,利用该程... 依据某推进剂热力计算结果和基于FLUENT软件平台的固体火箭发动机燃烧室和喷管两相流流场仿真得到的相关参数,根据比冲计算的相关理论,利用MATLAB图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)软件编制了发动机比冲预估算程序,利用该程序对某型号固体火箭发动机的比冲进行了预估。预估结果与实验值对比表明,该程序可以对发动机比冲进行较准确和快速的估算。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 比冲 两相流动 界面程序

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燃油温度对脉冲爆震火箭发动机比冲影响的实验研究 被引量：3

19

作者 朱旭东 范玮 +2 位作者 范珍涔 赵琳 王可 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期955-959,共5页

在内径为30 mm的PDRE上,利用PDRE工作产生的余热对燃油进行加温,测量了不同温度下燃油的质量流量以及发动机的推力。实验结果和分析初步表明:①随着温度的升高,燃油流量先增加后减小;②推力随温度的升高而增大;③当燃油温度高于50℃时,... 在内径为30 mm的PDRE上,利用PDRE工作产生的余热对燃油进行加温,测量了不同温度下燃油的质量流量以及发动机的推力。实验结果和分析初步表明:①随着温度的升高,燃油流量先增加后减小;②推力随温度的升高而增大;③当燃油温度高于50℃时,比冲基本呈上升的趋势;④在流量相同时,比冲随温度的升高而增大;⑤当温度达到200℃,燃油喷入发动机时可以实现闪蒸状态,PDRE的性能参数更接近于理论值。 展开更多

关键词 分析 控制 爆震 实验 燃油 测量 火箭发动机 煤油温度 比冲

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固体火箭发动机总冲精度预示与分析 被引量：1

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作者 蔡淑芬 张玉成 +1 位作者 胡克娴 方蜀州 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期27-31,共5页

介绍一种发动机总冲精度预示的工程方法。利用编制的计算机软件，调整影响总冲精度的各参量公差范围，可控制固体火箭发动机的总冲相对偏差达到技术指标要求。通过几个实例，表明该方法有较好的实用性。同时还分析了控制发动机总冲偏差... 介绍一种发动机总冲精度预示的工程方法。利用编制的计算机软件，调整影响总冲精度的各参量公差范围，可控制固体火箭发动机的总冲相对偏差达到技术指标要求。通过几个实例，表明该方法有较好的实用性。同时还分析了控制发动机总冲偏差的有效措施，为设计者合理地制定发动机主要性能参数和结构尺寸的公差与技术条件提供了依据。 展开更多

关键词 固体推进剂 火箭发动机 比冲 精度分析 性能预测

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