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计划利用一定的时间和篇幅，对现有工业界常用的液体、固体、固液混合等主流火箭发动机的设计仿真工具进行梳理总结，给出适用于初学者的中文版用户手册。

理论综述与软件总结主要面向系统设计仿真，轻微涉及三维部组件设计仿真，至于较新的基于模型的系统工程方法（MBSE），则由于其需要较扎实的理论和工程基础，后续计划进行简要的入门介绍。

主要目的有两个：

一是尽可能使得现有火箭航模爱好者的理论和技术工具更为扎实，尽快脱离看火听响、盲目试错的层次水平；二是激发爱好者专业研究的兴趣，引到有意识地阅读专业文献，使用专业工具，吸引更多新生力量加入航空航天专业研究。

本文会在后续持续更新，将结合笔者自身的代码、软件经验，并尽可能充分梳理论坛前期的各种工具、国外流行的软件方法，适度开源源码和用户手册，争取形成一个成熟可用的设计与仿真体系。

引言：

在KC群里看到很多同学在做一些固体、液体甚至是固液混合的火箭发动机的研究。但可能由于主要是本科及以下的爱好者，大家在理论、工具等方面均有较大欠缺，重复造轮子的情况还比较严重，以至于相当一部分同学还没有达到学校航模队的门槛。火箭爱好是一个较为宽泛的范畴，最初步的理解可能就是做一个火箭，这是典型的系统研究。

当然，也有喜欢做精、做细分单元的同学，这也很值得鼓励，实质上每个单机、甚至于一个小电路都是很有价值的，科学研究不会只看大而全，一个看似漂亮的吸人眼球的模型火箭，其实际价值和意义可能还不如一个精巧的电路设计、一次完善新颖的单机测试（例如具备一定的专利或者论文潜力）。

各种爱好都应该得到尊重，并且更加鼓励爱好者深入细分领域做研究，而不是人人都要当“总师”，追逐“一人全能”这种虚假的荣誉。

回到我们所关心的问题本身。事实上，大多数刚入门的爱好者都还是喜欢做总体，那么我们就需要知道：系统设计与仿真技术是一个综合程度较高的学科，一定要认识到，一个人的能力是有限的，真正的总体并不是现下火热吸睛的“一个人搞全套，一人把火箭全做完”的噱头，而是对所研究对象的数理模型有深入了解，具备系统工程概念，善于分配指标并能有力统筹各细分专业。

鼓励大家合作研究，既能互相取长补短、分工协作、又能集中力量办大事。当然，兴趣爱好能为大家带来成就感，并激发进一步探索的热情，这是非常值得肯定的，但更为深入的研究需要进一步地学习深造，例如进入相关机构和单位开展学术性或工程性的研究。否则只能是不了了之，纸上谈兵了。

本文结合笔者工作学习实际，计划以研究中所涉及的一些公开试验以及国内外典型公开资料为例，对现在业余/工业界常用的液体、固体、固液混合等主流火箭发动机的设计理论、仿真工具进行综述，并尽可能提供中文用户手册。一些详细的内容如果较长，将直接提供推荐权威教材名称或相关学术论文，内容以经典教材为主，笔者本人的部分研究论文为辅。

后续帖子中所涉及的理论与软件工具案例主要面向系统设计仿真，少部分涉及三维部组件设计仿真，最后对基于模型的系统工程方法（MBSE）进行介绍，以期能够抛砖引玉，为同学们未来的深入研究提供帮助。

内容：

一、系统设计理论（以文献和学生作业算例为主）

1.1 火箭发动机原理基础

1.2 喷管设计理论

1.3 热力学计算方法

1.4 系统设计平衡计算与指标分配

1.5 组件设计与参数确认

1.6 总装与工艺

1.7 试验与校准

1.8 航空航天项目与质量管理

二、热力学计算工具

2.1 KC常用热力学软件及其汉化版本

2.1.1 PROPEP（汉化后KCPEP2）

2.2.2 cpropep（汉化后CpropepShell_cn）

2.2 教学与自编软件工具

2.2.1 课题自行开发的matlab程序

2.2.2 学生教学程序（Access to TPEQUIL,HPFLAME and UVFLAME Software）

THU热能工程系自用碳氢化合物-空气燃烧产物平衡产物计算机编码，与Stephen R. Turns的《燃烧学导论:概念与应用》（第2版）配套使用。

2.2.3 自用某型俄罗斯热力学计算程序（俄文）

2.3 NASA CEA程序及二次开发

三、液体火箭发动机系统设计方法及软件工具应用

3.1 科创论坛设计软件

3.1.1 Rocket Designer/Rocket Designer System V2.0 （RD.exe）

3.1.2 液机内弹道V1.0/V2.0

3.1.3 简单matlab案例

3.2 半专业RPA液体火箭发动机设计工具及二次开发

3.3 工程专业系统设计工具案例与论文复现

3.3.1 火箭发动机静特性工程求解器

3.3.2 火箭发动机系统动/静特性通用代码

​ matlab.m/C++/Fortran

3.3.3 基于simulink的火箭发动机系统动态特性仿真

3.3.4 火箭发动机多学科系统仿真商业平台应用实例

3.4 组件设计案例方法

3.4.1 阀门设计与仿真

​ 几何/强度/流场设计工具实例（step by step）

​ Auto CAD/Caxa/Solidworks/NX

​ Ansys mechanical/Fluent/Star CCM/Comsol

3.4.2 涡轮泵设计与仿真

​ CF Turbo/Simerics Pumplinx/Fluent/Star CCM

3.4.3 管路系统设计与仿真

​ Flowmaster/Amesim

3.4.4 热力组件设计与仿真

​ Ansys Fluent/Star CCM

3.5 总装与工艺设计方法

​ Auto CAD/Caxa/Solidworks/NX Simcenter 3D/Catia

3.6 试验设计与发动机性能校准方法

3.6.1 试验台设计与硬件选型方法

​ PLC自动控制试车台设计/Labview专业控制试车台设计与实施/FPGA、单片机定制化控制电路设计方法

​ 阀门选型/压力容器设计与选型/过程安全控制标准/传感器、仪器仪表使用及选取

3.6.2 冷流试验设计与参数分析

3.6.3 缩尺试验设计与参数分析

3.6.4 半系统试验设计与数据判读

3.6.5 全系统试验设计与故障分析

四、固体火箭发动机设计方法及软件工具应用

4.1 科创论坛设计软件

4.1.1 Rocket Designer/Rocket Designer System V2.0 （RD.exe）

4.1.2 简单Excel/matlab案例

4.2 工程专业系统设计工具案例与论文复现

4.2.1 零维内弹道求解器

​ matlab.m/C++/Fortran

4.2.2 固体火箭发动机高维内弹道仿真

​ Ansys Fluent/Rocstar

4.2.3 固体火箭发发动机整机仿真商业平台实例

4.3 组件设计方法

4.3.1 喷管设计与仿真

4.3.2 壳体结构设计与仿真

4.3.3 绝热层设计

​ Ansys Fluent/Star CCM

4.4 总装与工艺设计方法

​ Auto CAD/Caxa/Solidworks/NX Simcenter 3D/Catia

4.5. 试验设计与发动机性能校准方法

4.5.1 固发试验台设计与硬件选型方法

4.5.2 缩尺试验设计与参数分析

4.5.3 整机试验设计与故障分析

五、固液混合火箭发动机工程设计方法及实用代码

六、冲压发动机工程设计方法及实用程序

七、基于MBSE的系统工程理论与应用

八、国内外民营航空航天公司推介

九、业余模型火箭的进展与案例

1. 航模火箭设计工具

   9.1.1 发动机设计工具（同上并适当简化）

   9.1.2 简易火箭弹道设计工具

​ Open Rocket的使用及二次开发

9.1.3 自编火箭弹道设计工具

​ matlab.m/matlab simulink工具

9.2 航模火箭的试验与新颖玩法

9.2.1 典型模型火箭制作与试验

​ 模型制图与激光切割机的使用

​ 模型装配、胶粘工艺

​ 蒙皮制作

​ 航模发动机的使用与发控设计

9.2.2 带控制的模型火箭与试验

​ 受限于航模本身的特性，这里的外形与控制主要是学生概念小创造，培养兴趣爱好，锻炼动手能力。并不是真正意义上的科研研究，深入研究需要转入专业领域并从基础理论和专业试验着手。

​ 另外，随着3D打印的普及，各种外形的火箭得以以较低的成本制造，上色装饰可使其具有一定的观赏性。

​ 一种简易的可实施的带姿态控制的火箭控制方法如下：

十、总结展望

除经典文献外，部分仿真设计、试验来源于作者的一些公开发表的论文、多年前的一些小案例和项目，各部分内容将在后续逐渐补充，有兴趣的同学也可以参与补充与完善。