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