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1、1.课程属性 火箭武器专业（即武器系统与工程专业的火箭弹方向）的专业课程体系包括固体火箭发动机气体动力学、固体火箭发动机原理、火箭弹构造与作用、火箭弹设计理论和火箭实验技术。“固体火箭发动机气体动力学”属于专业基础课，是该专业的先修课程。2.为什么要学习固体火箭发动机气体动力学课程 固体火箭发动机的工作过程是由推进剂燃烧和燃气流动构成的，燃气流动既是燃烧的直接结果，也是固体火箭发动机产生推进动力所需要的。因此，燃气流动是“固体火箭发动机原理”的重要组成部分。“固体火箭发动机原理”课程将固体火箭发动机内的流动处理成燃烧室内的零维流和喷管中的一维流，如果不学习本课程，一方面不易理解固体火箭发动机内
2、的流动过程，对学好“固体火箭发动机原理”课程是不利的；另一方面，对毕业后继续深造的学生而言，缺乏必要的气体动力学知识，难以深入开展本学科领域的基础理论研究，而本科毕业后直接从事固体火箭研制工作的学生将难以利用先进的计算工具进行工程设计与性能分析，不能适应时代发展和技术进步的要求。通过“固体火箭发动机气体动力学”课程的学习，学生既可以结合固体火箭发动机中的燃气流动问题，系统了解和掌握气体动力学的基本理论和计算方法，构建起完备的专业知识结构，同时也为学好后修课程奠定了坚实的理论基础，提高解决固体火箭发动机设计、内弹道计算、性能分析等实际工程技术问题的能力。3.“固体火箭发动机气体动力学”的知识结构
3、 把握课程的知识结构是学好“固体火箭发动机气体动力学”的前提。本课程由三个知识模块组成，即气体动力学基础知识、固体火箭发动机中一维定常流动和激波、膨胀波与燃烧波。（1）气体动力学模块（14 学时）该模块由教材的第一至第三章组成，是相对独立、自成系统的知识模块，目的是建立起基本的气体动力学系统知识，为学习第二个知识模块奠定必要的气体动力学理论基础。该模块的主要知识点为 课程背景 流体与气体，气体的输运性质，连续介质假设，热力学基本概念与基础知识：系统，环境，边界，状态，过程，功，热量，焓，比热比，热力学第二定律，理想气体，等熵过程方程，气体动力学基本概念：控制体，拉格朗日方法，欧拉方法，迹线，流
4、线，作用在流体上的外力，扰动 拉格朗日方法与欧拉方法的关系，连续方程，动量方程，能量方程，熵方程 流动定常假设，一维流动假设，一维定常流的控制方程组，伯努利方程，气流推力，声速，对数微分，马赫数，马赫锥，理想气体一维定常流的控制方程组，滞止状态，滞止过程，滞止参数，动压，气体可压缩性，临界状态，最大等熵膨胀状态，速度系数，气体动力学函数（2）固体火箭发动机中的一维定常流动模块（8 学时）该模块为教材的第四章，是气体动力学知识在固体火箭发动机中的具体应用，分别针对喷管、长尾管、燃烧室装药通道展开讲述，最后简要介绍多驱动势广义一维流动。本知识模块的目的是为学生学习固体火箭发动机原理奠定理论基础。该
5、模块的主要知识点为：驱动势，简单流动，变截面一维定常等熵流动，膨胀加速流，压缩减速流，流动壅塞，收敛管道极限状态，几何条件，最佳膨胀欠膨胀状态，过膨胀状态，喷管扩张比，排气速度，真空推力，最佳推力，推力系数，喷管理论性能参数，简单摩擦管流，摩擦壅塞，等截面摩擦管最大管长，固体火箭发动机长尾管，简单换热管流，热阻，加热壅塞，临界加热量，加热管流最大进口马赫数，简单加质流动，垂直于主流的质量添加，加质壅塞，临界质量流率，广义一维定常流动，综合驱动势，多驱动势定常流动特点，驱动势的抵消（3）激波、膨胀波与燃烧波模块（8 学时）该模块为教材的第五章，具体应用于固体火箭发动机的喷管和燃烧室装药通道，并奠
6、定学习外流和火箭外弹道课程的理论基础。同时，该模块作为扩展的气体动力学知识，可以引导学生了解固体火箭发动机的燃烧理论和冲压发动机进气道原理。该模块的主要知识点为：激波性质，激波的产生，激波的传播速度，激波类型，激波研究方法，膨胀波，燃烧波，正激波，激波解，激波强度，朗金雨贡纽方程，弱正激波，伪等熵压缩，普朗特速度方程，激波阻力，拉瓦尔喷管第一临界反压，拉瓦尔喷管第二临界反压，拉瓦尔喷管第一临界反压，力学条件，流动偏转角，斜激波波角，最大流动偏转角，激波脱体，激波规则反射、马赫反射，滑移线，激波消除，异侧激波规则相交、马赫相交，普朗特迈耶流，扇形膨胀区，普朗特迈耶角，普朗特迈耶角最大值，爆燃波，
7、爆震波，雨贡纽曲线，瑞利曲线，查普曼-儒盖点，ZND 爆震波模型。4.怎样学好固体火箭发动机气体动力学（1）气体动力学模块 气体动力学与工程热力学是密切相关的，如热量、功、熵，焓、过程、状态等概念贯穿整个知识模块，因此，在学习本模块之前，建议学生简单复习一下工程热力学的基本内容。本知识模块的核心内容是教材的第三章，而第三章的核心是一维定常流的控制方程组和三个特殊状态（滞止状态，临界状态，最大等熵膨胀状态），是本知识模块必须掌握的内容。（2）固体火箭发动机中的一维定常流动模块 一维定常管流是固体火箭发动机中真实内流场的合理简化，本模块主要包括变截面一维定常等熵流动、有摩擦一维定常绝热流动、具有传
8、热的一维定常流动和有质量加入的一维定常流动，分别对应于固体火箭发动机不同部件的流动过程。本模块得核心内容主要是流动壅塞概念和拉瓦尔喷管的力学条件，也是模块的难点。为了掌握并深刻领会本模块的知识点，课程中使用了大量的算例、计算机软件、动画演示等教学手段，通过总结流动的共性规律，使学生学会举一反三。建议在学习本模块之前，全面复习气体动力学模块，特别是关于临界状态的概念。（3）激波、膨胀波与燃烧波模块 本模块的主要难点是拉瓦尔喷管中产生正激波的几个临界条件和激波脱体概念。拉瓦尔喷管中的正激波与第四章一维定常变截面流动相联系，要理解拉瓦尔喷管仅是亚声速流动变成超声速流动的几何条件，而且是必要条件，喷管能否真正获得超声速流还需要看下游环境条件是否允许。建议学生掌握讨论的前提条件，并深刻领会第三章给出的面积比函数的意义。激波脱体条件是由波前马赫数和流动偏转角共同决定的，建议学生想象教材中的图5-12和图 5-13是如何绘出的，并尝试使用任何一种计算机语言编写计算程序，以领会波前马赫数、波角和流动偏转角的关系。