先进的推进系统与技术 从现在到2020年PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1推进系统概论 2

1.2任务方案 6

1.3适用性分析矩阵 11

1.4折中分析 18

1.5结果 26

1.6结论与经验 30

参考文献 33

第2章 先进的固体火箭发动机 34

2.1方案 34

2.2市场需求/预计任务 38

2.3系统分析 40

2.4关键技术和技术成熟度 42

2.4.1新型推进剂系列 42

2.4.2替代型原材料 42

2.4.3低环境冲击的先进固体推进剂 49

2.4.4连续浇注 50

2.4.5半连续浇注工艺 51

2.4.6连续浇注工艺 53

2.4.7固体火箭发动机的复合材料壳体 54

2.4.8固体火箭发动机复合材料壳体设计与发展 55

2.4.9复合材料壳体技术 57

2.5预期研制验证的成本和时间框架 57

2.6技术路标 59

参考文献 62

第3章 先进的低温发动机 64

3.1引言 64

3.2总体方案 65

3.2.1运载火箭方案 65

3.2.2推进方案 66

3.2.3优势 69

3.3发动机性能及相关技术 69

3.3.1发动机循环 69

3.3.2启动技术 70

3.4技术分析 72

3.4.1技术可行性 72

3.4.2碳纤维增强碳推力室衬层发汗冷却 72

3.4.3隔热涂层 75

3.4.4燃烧室衬层优化 78

3.4.5先进喷管 79

3.5燃烧室技术总结 81

3.5.1采用碳纤维增强碳发汗冷却 81

3.5.2隔热涂层 82

3.5.3喷涂成型 82

3.5.4燃烧室衬层优化 82

3.5.5先进喷管 83

3.6其他液体火箭发动机关键技术：低温贮箱和涡轮泵 83

3.6.1低温贮箱技术 85

3.6.2涡轮泵技术 92

3.7液体火箭发动机系统分析 99

3.7.1设计和基本要求 100

3.7.2分级燃烧循环 103

3.8发动机水平总结 109

参考文献 114

第4章 助推器和上面级用先进液氧/烃发动机 120

4.1方案 120

4.1.1液氧/煤油发动机 120

4.1.2液氧/甲烷发动机 121

4.2市场需求与预计任务 123

4.3系统分析 123

4.4设计和工作要求 131

4.4.1助推器/主发动机 131

4.4.2上面级 132

4.5关键技术和技术成熟度 135

4.6能力 136

4.7预期研制验证的成本和时间框架 137

4.8结论与建议 143

4.9路线图 145

参考文献 148

第5章 俄罗斯液氧/烃发动机 151

5.1俄罗斯运载级用液氧/烃液体发动机 151

5.1.1引言 151

5.1.2俄罗斯运载级用液氧/烃发动机回顾——简述、主要结构及操作要求 152

5.1.3液氧/液烃发动机主要问题及其解决途径 163

5.1.4发动机循环评估 165

5.1.5发动机成本估算 167

5.1.6发动机研制的主要阶段 167

5.1.7运载级液体火箭发动机进展展望 169

5.1.8结论 172

5.2俄罗斯上面级用液氧/烃发动机 172

5.2.1引言 172

5.2.2俄罗斯上面级液氧/烃发动机回顾——描述、主要设计标准及操作要求 173

5.2.3液体火箭发动机研制主要问题及其解决途径 188

5.2.4发动机循环评估 190

5.2.5发动机成本估算 192

5.2.6发动机研制的主要阶段 192

5.2.7上面级液体火箭发动机的研制前景 193

5.2.8结论 194

参考文献 196

第6章 绿色推进剂 198

6.1背景 198

6.2市场需求和计划任务 201

6.3设计和操作需求 201

6.4关键技术和技术成熟度 203

6.5能力 203

6.6预期的发展、验证成本及时间框架 204

6.7结论与建议 204

6.8未来的发展蓝图 205

参考文献 207

第7章 俄罗斯的绿色推进剂 209

7.1环保型绿色推进剂的定义 209

7.1.1环保型氧化剂的物理化学性能和操作特性 210

7.1.2环保型燃料的物理化学性能和操作特性 213

7.2过氧化氢液体火箭发动机的方案和设计实例 215

7.3绿色推进剂的应用领域 216

7.4结论 217

参考文献 218

第8章 微推进系统 220

8.1引言 220

8.2微推进系统选择 221

8.3自由分子微型电阻加热电离式发动机 224

8.4化学推进 227

8.5冷气推进器 230

8.6 α推进器 233

8.7场发射电推进 236

8.8技术问题 240

8.8.1微型阀 240

8.8.2微型阀技术方案 242

8.9微推进方案 242

8.9.1任务 243

8.9.2微推进系统和任务 245

8.9.3技术现状和开发商及制造商 246

8.9.4集成 249

8.9.5市场 250

8.10关键研发领域和结论 252

参考文献 254

第9章 上面级用太阳能热推进技术 257

9.1引言 257

9.2总体方案 258

9.2.1聚光器 259

9.2.2吸收器/接收器 260

9.2.3性能 261

9.3主要应用 261

9.3.1轨道转移级 261

9.3.2星际飞行器 265

9.4系统与技术分析 266

9.4.1任务要求 266

9.4.2关键技术 266

9.4.3技术成熟度 269

9.4.4技术协同 271

9.5发展路线和成本估算 272

9.5.1发展路线 272

9.5.2成本估算 276

9.6评估与建议 279

参考文献 281

第10章 电推进系统 282

10.1引言 282

10.2大功率栅极离子推进器 283

10.2.1介绍 283

10.2.2工作原理 284

10.2.3大功率应用前景 289

10.2.4主要推进器技术 289

10.2.5系统的各个方面 295

10.2.6当前技术水平 295

10.3大功率霍尔效应推进器 299

10.3.1导言 299

10.3.2工作原理 299

10.3.3大功率应用前景 302

10.3.4推进器关键技术 304

10.3.5系统的各个方面 310

10.3.6开发工具 315

10.3.7技术验证 316

10.3.8现有技术水平 317

10.4大功率磁场作用下的磁等离子体推进器 323

10.4.1导言 323

10.4.2工作原理 324

10.4.3大功率应用前景 327

10.4.4推进器的关键技术 328

10.4.5系统方面 340

10.4.6技术现状 341

10.5双级式霍尔效应推进器 346

10.5.1导言 346

10.5.2工作原理 347

10.5.3双级式霍尔效应推进器的应用前景 349

10.5.4推进器关键技术 350

10.5.5系统的各个方面 353

10.5.6技术现状 354

参考文献 357

第11章 超导技术 365

11.1引言 365

11.1.1高温超导材料技术 368

11.1.2高温超导材料和低温超导材料 369

11.1.3研究和产业化能力 369

11.2技术现状 370

11.3超导磁体及其应用 371

11.4超导关键技术：制冷机 373

11.5超导在电推进中的应用 375

11.6飞行任务 380

11.7超导电推进系统的航天市场 381

11.8技术成熟度 384

11.9超导电推进路线图 385

11.10总结和结论 386

参考文献 388

第12章 核推进技术：鲁比亚发动机 391

12.1引言 391

12.2市场需求和计划的飞行任务 395

12.3系统分析 396

12.4一些工程问题：燃烧室设计 406

12.5关键技术及技术成熟度 408

12.6现有专用技术 409

12.7预估的研发成本和可能的时间框架 410

12.8路线图 412

12.9结论与建议 413

参考文献 415

第13章 可变比冲磁等离子体火箭可行性分析 418

13.1引言 418

13.2系统分析 418

13.2.1电离过程 420

13.2.2加热过程 424

13.2.3 磁喷管 427

13.2.4磁场和电场 428

13.2.5压力 429

13.2.6功率损失和热分析 430

13.2.7排放性能 433

13.3技术成熟度和研发活动 436

13.4成本分析预估和研制计划 437

13.4.1路线图 438

13.4.2基于国际空间站的可变比冲磁等离子体火箭试验 440

13.4.3基于国际空间站的高功率电推进试验平台 442

13.5结论 444

参考文献 445

第14章 激光推进系统 447

14.1引言 447

14.2一般概念 447

14.2.1前景 447

14.2.2技术概念 448

14.2.3分类 449

14.2.4微波推进 455

14.3脉冲式激光推进技术的应用和任务要求 456

14.3.1应用领域和其他可能使用者 456

14.3.2任务特点 458

14.3.3脉冲激光推进的优点 465

14.3.4飞行计算 465

14.3.5工作成本 468

14.4激光系统要求 469

14.4.1飞行器 470

14.4.2自适应望远镜 471

14.4.3激光器 471

14.4.4激光电源供给 474

14.4.5制导和跟踪 475

14.4.6姿态控制 475

14.5技术现状 475

14.5.1世界各国的研究工作 475

14.5.2飞行器的结构 478

14.5.3性能和成就 480

14.5.4关键领域的评估 486

14.5.5目前的工作 490

14.6技术研制可行性计划 491

14.6.1研究的基本领域 491

14.6.2研制步骤及成本预算 493

14.6.3时间表和路线图 495

14.7总结和建议 496

参考文献 500

第15章质量加速器：磁悬浮和轨道炮 507

15.1前言 507

15.2前景 508

15.3任务和市场 509

15.4系统分析 510

15.5技术分析 511

15.5.1轨道炮 511

15.5.2电磁悬浮（磁悬浮）和加速度 512

15.5.3磁悬浮技术的关键问题 517

15.5.4电力系统 520

15.5.5关键项目和技术成熟度评估 522

15.6未来展望 524

15.6.1近乎垂直地面发射 524

15.6.2月球质量加速器 525

15.6.3到2020年可能的路线图 526

15.7总结和结论 527

参考文献 529

第16章 太阳帆——近中期深空探测用无推进剂推进系统 532

16.1引言 532

16.2太阳帆的基本原理 534

16.3德国航空航天中心太阳帆地面演示活动 538

16.4性能参数和基本要求 540

16.5任务方案与评估 543

16.5.1创新型太阳帆驱动可扩展结构试验的轨道演示方案 543

16.5.2帆飞行器探测近地小行星方案 544

16.5.3采样返回的帆飞行器探测近地小行星方案 547

16.5.4太阳系逃逸任务方案 550

16.5.5非开普勒轨道 554

16.6技术分析和发展路线图 555

16.6.1技术发展路线图 556

16.6.2演示任务路线图 557

16.7结论 558

参考文献 559

第17章 就地资源利用技术 563

17.1引言 563

17.2市场需求和预计任务 567

17.3系统分析 568

17.4设计和操作要求 570

17.5就地资源利用的关键技术和工艺 574

17.5.1氧化锆电池工艺 574

17.5.2萨巴特/水电解过程 577

17.5.3氧化金属粉末 578

17.5.4技术成熟度 583

17.6研制成本和时间框架 584

17.7路线图 589

17.8结论和建议 592

参考文献 594