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『簡體書』火箭发动机基础

書城自編碼: 3458208
分類:簡體書→大陸圖書→教材研究生/本科/专科教材
作者: 美]乔治,萨顿,[美]奥斯卡,比布拉兹 著,谢侃,李世鹏,李
國際書號(ISBN): 9787568271431
出版社: 北京理工大学出版社
出版日期: 2019-12-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:HK$ 186.3

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編輯推薦:
《火箭发动机基础》由北京理工大学宇航学院喷气推进实验室师生从英文第9本翻译而来,是一本宇航推进领域的优秀专业书籍,涵盖了喷气推进的主要类型发动机及部件,偏重专业基础理论介绍,特别适合作为推进专业的教材和参考书。
內容簡介:
本书是航天推进领域※著名的一本入门书籍,其作为经典的权wei著作已经翻译成多种语言并被全世界多所高校使用,目前已经出版到第9版。本书以通俗易懂的语言全面而细致地介绍了航天推进领域近乎所有的内容,包括推进原理,推进剂,各类推进器的结构、制造工艺,推进器的选择、羽流特征和试验方法等,对于系统地了解这一学科有很大帮助。本书可供高等院校火箭发动机相关专业学生、航空航天领域的工程师和希望了解基本推进知识的火箭爱好者学习使用。
關於作者:
乔治萨顿(George P. Sutton),美国人,自1943年以来一直积极参与火箭推进的设计,研究,开发,测试,教学,安装和管理,并亲自参与了几台早期的历史液体火箭发动机和固体火箭发动机项目。在航空航天工业方面,他在航空喷气工程公司工作了25年,并担任过多个职位,其中包括执行董事、长程计划总监。他的书Rocket Propulsion Elements是关于航空航天方面的经典教材,首版于1949年出版,已被翻译成多种语言,被全世界40多所机构使用。他也曾担任美国空军科学家咨询委员会11年。在学术方面,他是麻省理工学院的教授,并曾经担任加州理工学院的教授。
目錄
第1章分类
1.1通管喷气推进
1.2火箭推进
1.3火箭推进的应用
第2章定义和基本原理
2.1定义
2.2推力
2.3排气速度
2.4能量和效率
2.5复合推进系统
2.6典型性能值
2.7可变推力
第3章喷管理论与热力学关系
3.1理想火箭推进系统
3.2热力学关系式概述
3.3喷管内部等熵流动
3.4喷管构型
3.5实际喷管
3.6四种性能参数
3.7喷管对准
第4章飞行性能
4.1无重力、无阻力空间飞行
4.2作用在大气层内飞行器上的力
4.3基本运动关系式
4.4空间飞行
4.5机动飞行
4.6推进系统对飞行器性能的影响
4.7飞行器
4.8军事导弹
4.9飞行稳定性
第5章化学火箭推进剂性能分析
5.1背景和基础
5.2燃烧室或发动机状态分析
5.3喷嘴膨胀过程分析
5.4计算机辅助分析
5.5热化学计算结果
第6章液体推进剂火箭发动机基础
6.1推进剂的类型
6.2推进剂贮箱
6.3推进剂供给系统
6.4气压供给系统
6.5贮箱增压
6.6泵压式供应系统及发动机循环
6.7用于机动、轨道修正或姿态控制的火箭发动机
6.8发动机系列
6.9阀门和管路
6.10发动机支撑结构
第7章液体推进剂
7.1推进剂物性
7.2液体氧化剂
7.3液体燃料
7.4液体单组元推进剂
7.5气体推进剂
7.6安全性和环保问题
第8章推力室
8.1喷注器
8.2燃烧室和喷管
8.3小推力火箭发动机推力室或推进器
8.4材料和制造
8.5传热分析
8.6起动和点火
8.7推力室的使用寿命
8.8随机变化的推力
8.9推力室设计分析举例
第9章液体推进剂燃烧及其稳定性
9.1燃烧过程
9.2分析与模拟
9.3燃烧不稳定性
第10章涡轮泵及其气体供给
10.1概述
10.2典型涡轮泵简介
10.3涡轮泵布局的选取
10.4流量、轴转速、功率和压力平衡
10.5泵
10.6涡轮
10.7涡轮泵初步设计方法
10.8燃气发生器和预燃室
第11章发动机系统、控制与总装
11.1推进剂预算
11.2整个或多个火箭推进系统的性能
11.3发动机设计
11.4发动机控制
11.5发动机系统调整
11.6系统集成和发动机优化
第12章固体推进剂火箭发动机基础
12.1基本关系和推进剂燃速
12.2其他性能问题
12.3推进剂装药和装药形状
12.4推进剂装药应力和应变
12.5用固体推进剂火箭发动机进行姿态控制和横向机动
第13章固体推进剂
13.1分类
13.2推进剂特性
13.3危险性
13.4推进剂组分
13.5其他推进剂类别
13.6衬层、绝热层和包覆层
13.7推进剂的加工和制造
第14章固体推进剂的燃烧
14.1物理和化学过程
14.2点火过程
14.3推力终止
14.4燃烧不稳定性
第15章固体火箭发动机及组件设计
15.1发动机壳体
15.2喷管
15.3点火器
15.4火箭发动机设计方法
第16章固液混合推进剂火箭发动机
16.1应用及推进剂
16.2内部混合动力发动机弹道
16.3性能分析和装药结构
16.4设计实例
16.5燃烧不稳定性
第17章电推进
17.1理想飞行性能
17.2电热推力器
17.3非热电推力器
17.4飞行性能优化
17.5任务应用
17.6空间电源供应和调节系统
第18章推力矢量控制
18.1单喷管TVC机构
18.2多推力室或多喷管的TVC
18.3试验
18.4与飞行器的装配
第19章火箭推进系统的选择
19.1选择过程
19.2选择准则
19.3接口
第20章火箭发动机排气羽流
20.1羽流外观和流动特性
20.2羽流效应
20.3分析与数值模拟
第21章火箭发动机试验
21.1试验类型
21.2试验设施和安全措施
21.3测试设备和数据管理
21.4飞行试验
21.5事故处理程序
內容試閱
美国的火箭推进行业似乎即将发生变化。在过去以及目前,该行业主要由美国国防部和美国国家航空航天局(NASA)进行规划、资助和协调。政府提供资金、测试或发射设施以及其他支持。正如在所有领域发生的一样,传统的公司已经改变了所有权,一些公司已经出售或者被合并,一些公司已经倒闭,一些公司减少了员工数量,其他公司也已经进入这个领域。新的私人融资公司如雨后春笋般涌现,开发了自己的火箭推进系统和飞行器,以及自己的测试、制造和发射设施。这些新的公司已经收到一些政府合同。一些私营公司已经开发了自用的太空飞行器和火箭推进系统,而这些系统最初并不在政府计划内。虽然商业趋势变化会显著影响火箭的研究活动,但本书的目的不是描述这种商业影响,而是介绍火箭推进原理并提供有关火箭推进系统技术和工程方面最新的信息和数据。
所有航空航天的发展目标都是更好的性能、更高的可靠性或更低的成本。过去在开发或改进用于空间应用的火箭推进系统时,重点主要在非常高的可靠性上,而并不注重高性能和低成本。推进系统数百个部件中的每一个都必须可靠地工作,保证在运行期间不发生故障。事实上,在全世界范围内,太空发射的可靠性已经极大地提高了。近年来,其发展目标主要体现在低成本方面,其次才是对性能与可靠性的追求。因此,第9版针对火箭推进系统低成本的要求,专门撰写了一个新的章节和图表。另外,在本书中,环境兼容性也是可靠性的一部分。
第9版与第8版一样,共分为21章,但有些方面更为详细。21个章节的名称详见目录。每章都有一些更改、添加、改进或删除。一些例题已经给出答案,方便学生或其他读者自行核对。
新版中约有一半的内容与化学火箭推进有关(固体火箭发动机、液体火箭发动机和混合动力火箭发动机)。火箭推进系统使用最多的(目前正在使用、备用或生产中)是固体火箭发动机;固体火箭发动机的大小、复杂性和工作时间各不相同;大多数固体火箭发动机用于军事或国防。目前,用于航天、导弹防务(正在使用或生产中)的第二大数量的发动机是液体火箭发动机,它们在尺寸、推力或工作时间上差异很大。许多航空航天人士认为,液体火箭推进技术已经成熟。从公共资源和技术人员处可获得足够的技术信息,因此可以放心地研发任何新型或改进型火箭推进系统。
有一些新的应用(不同的飞行器、不同的任务)上使用了现有或改进的火箭推进系统。本书中就提到了其中一些新应用。
与第8版相比,新版删减了一些近期已经退役的火箭发动机的相关内容和数据,如航天飞机发动机(已于2011年退役)以及能源号运载火箭发动机,取而代之的是一些很可能已经实际投产多年的火箭推进系统。新版还增加了一些目前在产的火箭推进系统,如俄罗斯RS-68和RD-191发动机。第9版中对目前研究和发展的讨论相对较少,因为即使某些特定的发展目前看来很有希望实现,但何时才出现更好的推进系统、更好的结构材料、更好的推进剂或更好的分析方法却是未知的。遗憾的是,大多数研究和开发计划都没有投入生产应用。
本书的新增部分包括液体火箭发动机推力室寿命、一种强力的新型固体推进剂炸药成分和变推力火箭推进。新增了对一氧化二氮推进剂的讨论并对过氧化氢和甲烷的研究作了补充。对于几种不同类型的液体推进剂火箭发动机分别列举了发动机示例。新增了信使号空间探测器的火箭推进系统作为一个多推进器压力输送系统的示例,并使用它的流程图取代第8版航天飞机的流程图。以俄罗斯RD-191发动机(用于Angara系列运载火箭)作为高性能分级燃烧发动机循环的示例。以RS-68A发动机作为目前先进的燃气发生器发动机循环的示例,该发动机也是目前液氧液氢发动机中推力最高的。以RD-0124发动机为例,展示了有着4个推力室和1个涡轮泵的上面级火箭发动机。目前,正在研究一种3D打印的新工艺,用于替换现有液体火箭发动机的零部件。
在第9版中,本书增加了之前版本所未涉及的新内容:完全采用电推进的上面级发动机,具有更好抗气蚀性能的双进气道液体燃料离心泵,发射前使用的低温推进剂贮箱,小型推进装置加脉冲的优点,避免液体推进剂冷却套管道中碳沉积的方法以及一个2 kW的电弧喷射推力器。此外,由于核动力火箭推进系统在未来10年内不太可能再次开展研发,且凝胶推进剂与塞式喷管也不会很快投入生产,所以这三个主题的相关内容新版也进行了很大程度的删减。
所有例题和示例都已经过审核。有些已经过修改,有些是新的。 一些被认为难以解决的问题已被删除。本书末尾的索引已经扩展,使得在书中找到特定主题变得更加容易。
本书第1版自1949年首次出版以来,一直是火箭推进领域很受欢迎和很权威的著作,已经被超过35个国家的至少77 000名学生和专业人士所选购。它已作为约55所大学的研究生和本科生课程的教材。本书是有史以来有着最长生命力的航空航天类书籍,已经连续印刷67年,同时被美国航空航天研究所(AIAA)的两项享有盛誉的专业奖项所引用。早期版本已被翻译成俄文、中文和日文。作者用本书在大学、公司和政府机构进行了多次讲座和课程。在一家公司里,所有的新工程师都会收到本书并被要求学习。
正如前几版所述,读者应该非常清楚推进剂的危害,如泄漏、火灾、爆炸或危害健康。作者和出版商建议读者在接触或处理推进剂前必须详细了解其危险性、特点和特性,进行严格的安全性培训,准备防护用品。曾经由于没有进行严格的安全培训,最终导致了人员伤亡。向推进行业员工定期提供安全培训和推进剂信息,并通过适当的预防措施和精心的设计,则可以安全地处理所有推进剂。不管是直接行为还是间接行为,作者和出版社对读者在火箭推进方面的行为概不负责。本书中的材料不足以从事火箭推进试验或操作。
本书及先前版本使用英制(EE)单位(英尺、磅)和国际单位制(SI),国际单位制也称为公制单位(m,kg)。目前,大多数化学火箭推进系统的图纸和组件的测量,大部分火箭推进的设计以及大部分的制造业仍然使用英制单位;美国的一些大学和研究组织,以及其他国家的大部分推进组织使用国际单位制。尽管美国一直致力于转向国际单位制,但仍同时使用这两种单位。
在此真诚地感谢以下推进领域的专家提供的帮助和信息。感谢20052015年来自航空航天公司的James H. Morehart 提供多型火箭发动机和推进剂信息;感谢20122015年来自加利福尼亚州卡诺加公园航空喷气洛克达因公司的副总裁 已退休Jeffrey S. Kincaid提供RS-68 发动机和图纸、多种推进相关数据;感谢2015年来自加利福尼亚州卡诺加公园航空喷气洛克达因公司的发动机项目首席工程师Roger Berenson提供RS-68 和RS-25 发动机和其他数据;感谢20142015年来自科罗拉多州森特尼尔联合发射联盟的Mathew Rottmund提供运载火箭推进信息;感谢20132016年来自华盛顿州雷德蒙德航空喷气洛克达因公司的市场经理已退休Olwen MMorgan提供信使号太空探测器和单组元推进剂相关信息;感谢20132015年来自雷德蒙德航空喷气洛克达因公司的Dieter MZube 提供关于肼的认识和数据;感谢2015年来自航空喷气洛克达因公司的经理Jeffrey DHaynes提供增材制造相关信息;感谢2015年来自马里兰州华盛顿堡的顾问Leonard HCaveny和顾问Russell A. Ellis(两人主要研究固体火箭发动机);感谢在20142015年来自马里兰州埃尔克顿轨道ATK导弹防御和控制公司的系统工程总监David KMcGrath(主要研究固体火箭发动机);感谢在20132015年来自华盛顿州贝尔维尤危险材料顾问Eckart WSchmidt(研究肼和液体推进剂);感谢2014年来自美国俄亥俄州克里夫兰市美国国家航空航天局格伦研究中心空间推进高级技术专家Michael JPatterson(研究电力推进信息);感谢20112013年来自新泽西州德特福德,前印度空间研究组织的Rao Manepalli(研究火箭推进系统信息);感谢2014年来自航空喷气洛克达因公司的Dan Adamski(提供了RS-68流程图);感谢20152016年来自航空航天公司的Frederick SSimmons(已退休)(贡献了第20章的评论)。
作者致力于审核与验证第9版中的全部内容。如果读者在本书中发现任何错误或重要缺漏,我们希望您能够通知我们,以便在后续出版中对其进行修订和更改。

 

 

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