● 摘要
热力分析，即理论能量特性计算，对于表征给定火箭推进剂的性能是十分必要的。这一分析给出燃烧产物的平均摩尔质量、燃烧温度、平均比热容比和特征速度等参数的理论值。这些参数是推进剂组成和燃烧室压力的函数。还可以根据特定的喷管形式计算出比冲的大小。火箭推进剂的理论热力性能可以用来评价和比较不同的火箭系统的性能。根据这些理论热力性能可以预测任何火箭单元的工作性能，还可以针对给定的性能要求确定必要的设计参数，比如喷管尺寸和内型面等。本论文讨论了获得化学平衡的计算方法，即吉布斯最小自由能法和赫尔姆霍兹最小自由能法。这两种方法都应用了质量守恒方程、化学平衡方程和能量守恒方程。在给定燃烧室压力和推进剂焓值的条件下，计算得到燃烧温度和平衡组分。 能量平衡要求燃烧产物混合物的总焓必须等于推进剂的生成焓。应用牛顿-来福森方法求解校正燃烧温度和平衡组分的初始估计值。然后，可以得到简化的吉布斯自由能和赫尔姆霍兹自由能迭代方程。进一步，论文讨论了描述火箭发动机热力性能的方程，比如比冲、比推力、特征速度、推力系数等都是建立在连续方程、动量方程和能量方程。对于平衡流动性能，假定燃烧产物组分在膨胀过程中是瞬时平衡的。而对于冻结流动性能，假定燃烧产物组分在流动过程中保持不变。所给出的数学模型描述了火箭发动机获得这样两种膨胀情况下理论性能的计算过程。在冻结平衡和动态平衡条件下，开发了计算机程序。所编制的程序能够计算化学平衡条件下燃烧产物的组分、输运性质和火箭推进剂的理论性能。为了使程序通用而且实用，把该程序与用户友好的Java界面相连接从而开发出了效率高和有用的设计软件。该软件可以用来计算不同类型化学火箭发动机的热力性能和理论性能。这些火箭发动机可以是液体推进剂火箭发动机、固体推进剂火箭发动机和混合推进剂火箭发动机。最后，论文给出了一些计算例子，计算结果与其它标准程序的结果数据进行了对比，给出了令人满意的一致性。