题目：高室压姿轨控液体火箭发动机设计与优化

姿轨控液体火箭发动机已广泛应用于各种航天器之中。对于应用在武器系统上的姿轨控发动机，其结构尺寸受到弹体尺寸的限制。采用高室压姿轨控液体火箭发动机可以使发动机结构更加紧凑，以达到总体的要求。因此，对该种发动机进行结构设计及优化是必不可少的。

论文对发动机设计中用到的模型的设计理论以及经验公式进行了归纳总结。其主要包括发动机性能计算模型、冷却计算模型、强度校核计算模型、质量计算模型及优化模型。其中优化模型是以发动机比冲质量比为目标函数，以发动机型面参数为设计变量，优化方法采用罚函数法结合单纯形法。

采用Fortran语言对上述模型进行模块化程序编写，该程序可以实现根据系统要求对姿轨控液体火箭发动机进行结构设计，设计完成后对设计完成型面进行性能计算，冷却计算，强度校核，然后对设计完成的结构进行型面参数优化的功能。

本文针对两台不同室压及头部排列的2000N轨控发动机，采用上述设计程序对其结构进行设计及优化，验证程序可用性。设计中采用多种形式的收敛段及扩张段，目的在于研究不同形式的型面对发动机性能的影响。通过研究发现，在保证发动机室压，喉径，特征长度与收缩比均相同的情况下，喷管收敛段型面采用双圆弧加直线的收敛段形式加速收敛可使燃烧室效率提高。在保证扩张比与扩张段长度相同的情况下，扩张段型面采用三次曲线型面比采用双圆弧型面喷管效率有所提升，且前者质量较轻，冲质比较高。另外，适当增加发动机总体长度可使发动机性能得到提升。但发动机总体长度增加也会导致质量增加，所以从研究结果看适当降低一些性能要求，减小发动机总长，得到的比冲质量比反而更大。

本文完成了高室压姿轨控液体火箭发动机推力室的初步设计，得出了性能与结构方案，为该类发动机推力室的选型及细部设计提供依据。