火箭发动机原理

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出版者:宇航出版社
作者:(苏)阿列玛索夫 B.E
出品人:
页数:534
译者:张中钦/等
出版时间:1993-04
价格:17.50
装帧:精装
isbn号码:9787800343520
丛书系列:
图书标签:
  • 火箭发动机
  • 物理
  • 阿列玛索夫
  • 物理学
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  • 科普
  • 科学
  • 火箭发动机
  • 推进原理
  • 航天工程
  • 热力学
  • 燃烧学
  • 流体力学
  • 发动机设计
  • 航空推进
  • 控制系统
  • 材料科学
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具体描述

内容简介

本书原作者都是长期从事火箭发动机设计计算工作的苏联著名

学者。本书的编写具有独特风格,把化学能火箭发动机的共同理论

基础和参数计算方法融合为一体,然后分篇详细讨论液体火箭发动机

和固体火箭发动机的性能参数计算、工作过程和设计方法等内容,并

提供丰富实用的数据和图表。

本书原版是第四版,分五篇共42章,除了保持前三版原有的风格以

外,还补充了近10年来火箭发动机技术的新成就和新资料,并在理论

的阐述、问题的提出和计算方法等方面,增加了计算机辅助设计的内

容。本书的内容丰富、新颖,有许多内容值得国内同行参考。

本书可作为高等院校火箭发动机专业的教科书,也可作为从事液

体火箭发动机和固体火箭发动机工程技术人员的参考书。

《星辰征途:航天器推进系统解析》 本书是一部关于航天器推进系统原理的全面而深入的科普读物,旨在为广大航天爱好者、相关专业学生以及对太空探索充满好奇的读者提供一个清晰、易懂且具有科学严谨性的知识体系。我们不聚焦于任何特定的发动机类型,而是从最基础的物理学定律出发,循序渐进地剖析驱动航天器翱翔于宇宙的各种动力源。 第一部分:动力之源——基础原理与物理定律 我们将从牛顿运动定律开始,这是理解一切动力学现象的基石。通过详细阐述动量守恒原理,我们将揭示火箭推力产生的核心奥秘——如何通过向后喷射质量来获得向前的加速度。我们将深入探讨能量守恒定律在推进系统中的应用,分析能量的转化与利用效率,以及如何最大化推进剂的能量输出。 随后,我们会介绍气体动力学和流体力学的基础知识,这对于理解推进剂在燃烧室中的燃烧过程、喷管内的膨胀加速以及最终的喷射流场至关重要。我们还会触及热力学定律,特别是能量传递和温度变化如何影响推进剂的性能和发动机的工作效率。 第二部分:探索无垠——推进技术的演进与分类 在掌握了基础原理之后,本书将带领读者回顾航天推进技术的发展历程。我们将从早期的化学推进剂动力系统讲起,详细解析它们的优点和局限性,并深入剖析不同类型化学燃料(如液体燃料、固体燃料)的特性、燃烧机理以及它们在不同任务中的应用。 接着,我们会转向更先进的非化学推进技术。这包括了电推进系统的原理,如离子推进、霍尔推进等,阐述它们如何利用电磁力来加速粒子以产生推力,以及其在深空探测和长周期轨道维持任务中的独特优势。我们还将探讨热核推进、太阳帆等前沿技术,分析它们的理论基础、技术挑战以及未来的发展潜力。 本书将对各种推进技术进行分类比较,从比冲(Specific Impulse)、推力(Thrust)、比功率(Specific Power)、系统质量等方面进行详细的分析,帮助读者理解不同推进系统在各种航天任务中的适用性和最优选择。 第三部分:心脏的律动——关键部件与工作流程 为了更生动地展示推进系统的运作,我们将聚焦于构成发动机的关键部件。我们会详细介绍燃烧室(Combustion Chamber)的功能,它是推进剂发生化学反应、产生高温高压气体的核心区域,并探讨不同燃烧室设计对性能的影响。 喷管(Nozzle)的设计是另一项重点,我们将深入解析拉瓦尔喷管(Laval Nozzle)的工作原理,理解它如何将气体的热能高效转化为动能,产生强大的推力。我们将讨论喷管的几何形状、扩张比以及它们对推力输出的影响。 对于液体推进系统,我们将深入剖析推进剂供应系统,包括储箱、涡轮泵(Turbopumps)、管路以及阀门等,解释它们如何稳定、精确地将推进剂输送至燃烧室。对于固体推进系统,我们将介绍药柱(Propellant Grain)的结构设计、燃烧表面积以及点火系统。 第四部分:效率的极致——性能优化与未来展望 本书还将探讨如何优化推进系统的性能。我们会深入分析影响比冲和推力的因素,以及如何通过改进燃烧效率、提高推进剂能量密度、优化喷管设计等手段来提升整体性能。 同时,我们也将关注推进系统的可靠性、寿命以及安全性问题。在太空严酷的环境下,发动机必须能够稳定可靠地工作,并具备一定的故障容错能力。 最后,我们将展望航天推进技术的未来发展方向。从更高效的化学推进剂,到更强大的电推进系统,再到充满想象力的核动力和先进的推进概念,本书将带领读者一起畅想人类探索宇宙的未来图景,以及推进技术将如何驱动这一伟大使命的实现。 《星辰征途:航天器推进系统解析》致力于为您揭示驱动人类走向星辰大海的动力奥秘,是一本不可多得的航天知识宝库。

作者简介

目录信息

目录
符号说明
第一篇 物理原理和主要参数
第一章 火箭发动机的特点和功用
1.1飞行器运动的控制
1.2喷气发动机和火箭发动机
1.3火箭发动机的能源和质量源
1.4化学火箭发动机
第二章推力室和发动机的主要参数
2.1推力室推力
2.2推力室的比参数
2.3发动机的主要参数
第三章 火箭、发动机和推进剂的参数间的相互关系
3.1火箭的弹道设计参数
3.2推进剂参数对火箭飞行指标的影响
3.3发动机参数对火箭特性的影响
第二篇 共同的理论和计算方法
第四章 热力计算的任务
4.1基本情况
4.2工质模型
4.3过程模型
第五章 热力气动计算的原始数据
5.1推进剂元素成分的数据表示法
5.2组元元素成分的数据表示法
5.3双组元和多组元推进剂的参数
5.4推进剂密度
5.5焓
5.6推进剂组元和燃烧产物的有关数据和参考资料
第六章推力室内平衡状态和平衡过程的计算原理
6.1计算任务的一般提法
6.2均质混合物的平衡状态(p、T=常数)
6.3化学平衡计算方法(p、T=常数)
6.4燃烧过程的热力参数
6.5流动过程的热力参数
6.6根据平衡状态计算燃烧过程和流动过程(p、T=常数)
6.7异质燃烧产物的计算特点
第七章燃烧产物热力特性的计算
7.1平衡成分的特性
7.2混合物的热力函数
7.3热力系数
7.4比热容
7.5声速
7.6流动过程参数的确定
7.7热力特性的计算误差
第八章热力特性与主要影响因素的关系
8.1概述
8.2热力特性与推进剂组元混合比的关系
8.3热力学特性与喷管进口截面压力的关系
8.4热力学特性与燃气膨胀比或喷管面积扩张比之间的关系
第九章 实际混合燃气的特性计算
9.1质量流、动量流和能量流
9.2扩散系数、粘度和热导率
9.3电导率
9.4分子间相互作用对燃烧产物参数的影响
第十章 燃气在喷管内的流动
10.1流动参数研究的理论基础
10.2喷管收敛段
10.3圆形截面喷管的扩张段
第十一章 喷管内的化学不平衡流动和能量不平衡流动
11.1概述
11.2气相化学反应中的成分变化
11.3喷管内的化学不平衡流动
11.4能量不平衡流动
第十二章 两相不平衡流动
12.1含金属推进剂燃烧产物的特性
12.2参数可变极限范围的热力估算
12.3流动过程中不发生凝结(z=常数)的一维两相不平衡流动
12.4喷管内凝相颗粒的聚集(结块)
12.5喷管内凝结的不平衡性
第十三章 粘性流动、对流传热和摩擦
13.1粘性流动参数计算的某些问题
13.2边界层的基本知识
13.3边界层方程组
13.4动量积分关系式和能量积分关系式
13.5摩擦定律和传热定律
第十四章 喷管内的分离流动
14.1流动的物理图画
14.2过膨胀工况下有气流分离时的推力
14.3型面具有突然扩张端面的喷管在其端面后的分离流动
第十五章 辐射传热
15.1基本定义
15.2体积的和表面的辐射参数
15.3辐射传递方程
15.4辐射传热计算原理
第三篇 液体火箭发动机
第十六章 概述
16.1液体火箭发动机的组成
16.2挤压式推进剂供应系统
16.3泵压式推进剂供应系统
16.4控制力矩和控制力系统
16.5控制和调节
16.6苏联液体火箭发动机创建史和应用史(节译)
第十七章 液体火箭推进剂
17.1液体火箭推进剂的分类
17.2对推进剂的要求
17.3推进剂组元的物理-化学性质
17.4主要采用的推进剂
17.5已掌握的和研制中的推进剂
17.6含金属推进剂
17.7凝胶状推进剂
17.8伪液体推进剂
第十八章 燃烧室内工作过程的物理原理
18.1工作过程的一般特性
18.2组元的雾化
18.3组元的混合
18.4相之间质量交换的特点
18.5燃烧
18.6雾状推进剂燃烧数学模型的建立原则
18.7燃烧室内工作过程完善程度的评估
18.8燃烧室内工作过程的综合特性
第十九章 燃气发生器内的工作过程及其工质参数
19.1各种燃气发生器方案的热力效能
19.2单组元燃气发生器内的工质参数
19.3双组元燃气发生器内的工质参数
第二十章 喷嘴理论
20.1混气形成过程概述
20.2雾化特性
20.3直流式喷嘴
20.4离心式喷嘴
20.5直流-离心式喷嘴
第二十一章 喷管内工作过程完善程度的评估
21.1工作过程完善程度的定量评估
21.2非轴向流动引起的比冲损失
21.3摩擦引起的比冲损失
21.4不平衡化学反应引起的比冲损失
21.5流量系数
第二十二章 推力室和燃气发生器主要参数的计算
22.1实际比冲和实际推进剂流量的确定
22.2燃烧室尺寸的确定
22.3圆形截面拉瓦尔喷管的型面选择
22.4燃气发生器尺寸的确定
第二十三章 推力室壁的热状态及其热防护
23.1推力室壁的主要热防护方法
23.2燃烧产物对室壁的传热及其摩擦
23.3对流外冷却
23.4对流再生外冷却的限制条件
23.5辐射外冷却
23.6内冷却
23.7隔热防护
23.8室壁的复合防护
23.9由于组织热防护而引起的比冲损失
第二十四章 推进剂增压系统和推进剂供应系统的工质参数计算
24.1挤压(增压)气体储备量的确定
24.2泵压式无补燃发动机推进剂储备量的确定
24.3补燃发动机供应系统参数的确定
第二十五章 发动机的静特性
25.1静特性的概念
25.2高度特性
25.3节流特性
25.4发动机参数偏差的计算原理
第二十六章 关于动态过程的一基本知识
26.1动态过程的概念
26.2动态过程方程举例
26.3发动机动态特性的某些计算原则
26.4发动机的起动
26.5发动机关机
第二十七章 发动机工作过程的不稳定性
27.1概述
27.2产生不稳定性的物理原理
27.3影响激励振荡的和抑制振荡的因素
第二十八章 小推力液体火箭发动机的特点
28.1小推力火箭发动机的任务、基本概念和分类
28.2工作状态、动态参数和能量参数
28.3双组元小推力液体火箭发动机
28.4单组元小推力液体火箭发动机
28.5某些设计原则
第四篇 固体火箭发动机
第二十九章 概述
29.1固体火箭发动机的组成
29.2固体火箭发动机的药柱
29.3产生控制力矩和控制力的原理
29.4苏联固体火箭发动机发展史简述
第三十章 固体火箭推进剂
30.1基本要求
30.2双基推进剂
30.3复合推进剂
第三十一章 固体火箭推进剂的稳态燃烧
31.1燃烧机理
31.2燃速与主要影响因素的关系
31.3过载条件下的燃烧
31.4燃速的调节方法
第三十二章 燃烧室内的工作过程
32.1固体火箭发动机燃烧室内燃烧产物的空间流动
32.2固体火箭发动机燃烧室内燃烧产物的准一维流动
32.3气动函数的应用
32.1固体火箭发动机燃烧室内的假想平衡压力
32.5无喷管固体火箭发动机燃烧室内工作过程的气动热力学
特点
32.6燃烧过程中药柱几何参数的计算
第三十三章 喷管内的工作过程
33.1喷管内的比冲损失
33.2喷管内多相流动引起的损失
33.3喷管内气流的不对称分离
33.4两相燃烧产物的喷管造型
第三十四章 固体火箭发动机的调节方法和参数的散布
34.1静特性
34.2固体火箭发动机内弹道参数散布的概念
34.3推力的变化
34.4推力终止
第三十五章 固体火箭发动机的非稳态工作状态
35.1燃烧的临界现象
35.2点火
35.3固体火箭推进剂在非稳态条件下的燃烧
35.4某些过渡工况下的气动热力学
35.5内弹道参数的预期调节
第三十六章 工作过程的不稳定性
36.1工作过程不稳定性的形成
36.2产生不稳定燃烧的可能机理
36.3燃烧不稳定性的主要影响因素与抑制方法
第三十七章 装药计算和发动机计算的基本原则
37.1原始数据
37.2固体火箭发动机的燃烧室和药柱
37.3燃气发生器的计算特点
37.4点火器的选择
第三十八章 构件的受热状态及热防护
38.1向固体火箭发动机构件传热的特点
38.2构件热防护的主要方法
38.3质量烧蚀所产生影响的评估
38.4对气流化学作用和机械作用的防护
第五篇 火箭发动机的发展趋势和自动化设计
第三十九章 液体火箭发动机的主要发展方向
39.1推进剂
39.2发动机主要参数及结构的完善性
39.3理论方法及模拟方法的改进
第四十章 固体火箭发动机的主要发展方向
40.1推进剂
40.2材料与结构的改进
40.3理论方法及模拟方法的改进
第四十一章 非独立工作的组合式发动机和混合式发动机
41.1组合式发动机概述
41.2火箭冲压发动机
41.3火箭涡轮发动机
41.4水力火箭发动机
41.5混合式发动机
第四十二章 火箭发动机的自动化设计
42.1利用电子计算机进行设计
42.2自动化设计系统的硬件和软件
42.3计算固体火箭发动机比冲的软件系统
42.4固体火箭发动机喷管的设计自动化
42.5自动化设计系统的发展
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书给我带来的最大感受是,原来科学的奥秘可以如此迷人,而复杂的技术背后,往往有着清晰而优雅的逻辑。作者在讲解火箭发动机的推力产生机制时,不仅仅是罗列公式,而是深入浅出地分析了不同因素对推力大小的影响,比如工质的质量流量、喷管的扩张比、燃烧产物的温度和分子量等等。我尤其喜欢他对于“比冲”这一概念的讲解,它不仅仅是一个数据,更是衡量火箭发动机效率的关键指标,作者通过对比不同发动机的比冲值,让我直观地了解了为何某些发动机在性能上更胜一筹。书中还涉及了一些关于推进剂选择的讨论,以及不同推进剂的能量密度、燃烧稳定性等方面的考量,这让我了解到,选择合适的“燃料”同样是火箭设计中至关重要的一环。读这本书,就像是在进行一次思维的探险,每翻开一页,都能发现新的惊喜和深刻的见解,让我对火箭发动机这一复杂系统有了更全面、更系统的认识。

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老实说,我买这本书的时候,内心是有点忐忑的。我以为“原理”两个字意味着这是一本纯粹的学术著作,充斥着晦涩难懂的公式和图表,可能读起来会非常吃力。然而,事实证明我的担忧是多余的。作者的叙述风格非常平易近人,更像是一位经验丰富的工程师在和初学者分享他的知识和经验。他善于将抽象的物理概念具象化,用了很多生动形象的例子来解释。比如,他会将火箭喷射气体类比成气球放气,将燃烧室的压力和温度比作心脏的搏动,这些都极大地降低了理解门槛。更难得的是,书中对不同材料在极端工况下的表现,以及散热、结构强度等工程实践中的关键问题也做了详细阐述,这让我看到了理论与实际结合的魅力。读完这本书,我不仅理解了火箭发动机是如何工作的,更体会到了工程师们在设计和制造过程中所要面对的各种挑战以及他们是如何克服的。这本书让我对这项伟大的工程技术有了更深层次的敬意。

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坦白讲,我之前对火箭发动机的认知,可能就停留在“烧油就能飞”的那个层面。这本书彻底颠覆了我的认知,让我看到了一个宏大而精密的科学世界。作者并没有止步于讲解发动机本身,而是将它置于整个火箭系统的背景下进行考察。他解释了火箭发动机与箭体的结构协同,以及它在整个飞行过程中所扮演的角色。书中还探讨了一些更前沿的议题,比如高比冲推进技术的发展趋势,以及未来可能出现的更高效的推进方式。虽然有些内容涉及到了我不太熟悉的领域,但作者的叙述条理清晰,逻辑严谨,总能让我抓住核心要点。更重要的是,这本书传递了一种严谨求实的科学精神,以及对未知领域不断探索的勇气。它让我明白,每一项伟大的科技成就,都离不开无数人夜以继日的钻研和付出。阅读这本书,不仅是获取知识的过程,更是一次精神的洗礼。

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这本书绝对是火箭推进领域的入门圣经!我之前对火箭发动机的认识仅限于电影里那些酷炫的喷射火焰,但读完这本书,简直就像打开了新世界的大门。作者用一种非常清晰、循序渐进的方式,从最基础的牛顿定律讲起,一步步剖析了火箭发动机的工作原理。无论是冲量、比冲这些核心概念,还是不同类型的发动机(比如液体火箭发动机、固体火箭发动机)的构造和优缺点,都被讲解得淋漓尽致。书中还穿插了不少历史案例,比如早期火箭的探索过程,以及一些经典火箭发动机的设计思路,这让理论知识不再枯燥,而是充满了历史的厚重感和探索的浪漫。最让我印象深刻的是,作者并没有回避一些复杂的物理和化学方程,但同时又用通俗易懂的比喻来解释,即使我不是物理专业出身,也能大概理解其中的精髓。对于任何对太空探索、航天技术感兴趣,或者想深入了解火箭发动机背后科学原理的读者来说,这本书都是不二之选。它满足了我所有关于“为什么火箭能飞上天”的好奇心,而且给我带来了远超预期的知识收获。

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我是一名机械工程专业的学生,一直对航空航天领域充满兴趣。在学习过程中,接触过一些相关的专业书籍,但不得不说,这本书的讲解方式是我见过最出色的之一。作者对理论的把握非常扎实,但又绝不拘泥于理论的条条框框,而是将大量的实际工程经验融入其中。例如,在讨论涡轮泵的设计时,他详细分析了叶轮的结构、密封的要求以及如何应对气蚀现象,这些都是教科书上很难找到的细节。书中还引用了大量真实火箭发动机的性能数据和设计图,这使得整个讲解更加生动和具体。我能够清晰地看到理论知识是如何在实际工程中得到应用的,以及工程师们是如何在满足性能需求的同时,还要考虑成本、可靠性、安全性和可维护性等多个维度的。这本书对于我理解流体力学、热力学在工程中的应用,以及掌握复杂工程系统的设计思路,都起到了极大的启发作用。

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