Basic Research and Technologies for Two-Stage-to-Orbit Vehicles pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Jacob, Dieter/ Sachs, Gottfried/ Wagner, Siegfried

出品人:

页数:683

译者:

出版时间:2005-8

价格:224.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527277353

丛书系列:

图书标签:

航天工程
火箭技术
两级入轨飞行器
空间运输系统
推进技术
空气动力学
结构力学
材料科学
飞行控制
气动热力学

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到小美书屋

book.quotespace.org

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

Focusing on basic aspects of future reusable space transportation systems and covering overall design, aerodynamics, thermodynamics, flight dynamics, propulsion, materials, and structures, this report presents some of the most recent results obtained in these disciplines. The authors are members of three Collaborative Research Centers in Aachen, Munich and Stuttgart concerned with hypersonic vehicles. A major part of the research presented here deals with experimental and numerical aerodynamic topics ranging from low speed to hypersonic flow past the external configuration and through inlet and nozzle. Mathematicians and engineers jointly worked on aspects of flight mechanics like trajectory optimization, stability, control and flying qualities. Structural research and development was predominantly coupled to the needs for high temperature resistant structures for space vehicles.

创新推进技术与轨道转移构型研究：面向未来航天任务的系统性探讨本书聚焦于当前航天领域前沿的推进系统设计、复杂轨道动力学以及多级入轨飞行器结构优化等核心议题，旨在为下一代高效率、高可靠性的航天器研发提供坚实的理论基础与工程指导。全书内容涵盖了从基础理论到前沿技术应用的多个维度，深入剖析了实现低成本、快速进入空间的关键技术瓶颈与突破口。第一部分：先进推进系统原理与性能评估本部分深入探讨了适用于高比冲和高推重比要求的先进推进技术，特别是针对长时程、高能耗的深空探测及近地轨道转移任务。 1.1 高性能化学推进剂系统优化：详细分析了液氧/液氢、煤油基以及新型高密度液体燃料组合的燃烧不稳定性、喷注器设计与热管理技术。重点讨论了如何通过精密的燃料混合比例控制和先进的燃烧室材料来提升推进系统的整体性能和工作寿命。内容包括对高压工作环境下的材料疲劳分析以及再生冷却技术在极端热流密度下的应用案例。 1.2 电推进技术的系统集成与效率提升：阐述了霍尔电推力器（HET）、离子推力器（IP）以及磁等离子体动力学推力器（MPD）的工作机制、性能参数及限制条件。书中构建了详细的电推进系统电能管理架构模型，探讨了如何利用太阳能电池阵列的高效供电、脉冲功率处理单元的精确控制，以最大化推进剂的利用效率（高比冲）。针对深空任务中电推力器寿命衰减问题，提出了基于实时状态监测和故障预测的运行策略。 1.3 新概念推进：核热推进与脉冲爆震发动机（PDE）的潜力分析：对核热推进（NTR）的反应堆设计、热交换效率及辐射屏蔽提出了新的设计思路。此外，对脉冲爆震发动机的理论模型进行了深入的流体力学和热力学分析，特别是其在亚轨道高超声速飞行中的应用潜力，包括爆震波的稳定传播控制和推力脉冲的有效整流。第二部分：复杂轨道动力学与航天器姿态控制本部分关注航天器在不同引力场环境下的精确轨道控制和姿态保持技术，尤其是在进行行星际转移和近地轨道交会对接操作时所面临的挑战。 2.1 多体引力场下的轨道摄动分析：详尽解析了太阳系中行星、卫星以及地球椭球形重力场（J2、J3项等）对近地轨道（LEO）、地球同步轨道（GEO）以及地月转移轨道（EML）的长期摄动效应。书中引入了基于高阶模型的数值积分方法，用以预测和规避轨道漂移，确保任务的精确性。 2.2 惯性导航系统误差模型与实时校正：探讨了先进陀螺仪和加速度计的误差来源（如漂移率、刻度因子不稳定性）及其在长期任务中的误差积累。提出了基于星敏感器、GPS/GNSS接收机以及地面站测距/测速数据融合的迭代卡尔曼滤波（EKF）或无迹卡尔曼滤波（UKF）算法，实现了导航精度在轨道的持续维持。 2.3 动态过程中的姿态控制与机动：阐述了反应轮、磁力矩器和冷气推力器在航天器姿态保持与机动中的协同工作机制。重点分析了在高动态机动（如快速指向、规避碎片）过程中，如何通过优化力矩分配，避免执行机构饱和，同时有效抑制大柔性附件（如太阳翼）的振动耦合。第三部分：多级入轨飞行器结构设计与热防护本部分聚焦于如何设计出结构重量轻、环境适应性强，并能有效应对大气再入热流的飞行器结构与热防护系统（TPS）。 3.1 轻量化结构设计与复合材料应用：详细分析了先进碳纤维增强复合材料（CFRP）和金属基复合材料在火箭箭体、级间段和整流罩中的应用。书中提供了基于有限元分析（FEA）的结构拓扑优化方法，旨在满足高载荷（发射和气动载荷）要求的同时，实现结构质量的最小化。探讨了粘接技术、连接件设计以及制造公差对整体结构刚度的影响。 3.2 大气再入的空气动力学与热载荷预测：针对高超声速再入段，书中结合了计算流体力学（CFD）仿真结果，对钝头体、半锥体等典型再入构型的激波层结构、气动加热分布和压力载荷进行了精确预测。分析了不同飞行轨迹（如高弹道、低弹道）对热流峰值的影响。 3.3 高温防护材料与系统集成：深入研究了应用于再入飞行器关键部位的隔热瓦（如碳-碳复合材料、陶瓷基复合材料）的烧蚀机理、热物理特性和抗震动性能。阐述了如何通过优化TPS的铺设顺序、层间绝缘设计，确保在极端温度梯度下结构的完整性，并为后续的快速周转和再利用提供技术支撑。第四部分：任务优化与系统级可靠性工程本书最后一部分将理论与实践相结合，探讨了航天任务规划的系统方法论以及面向长期可靠性的设计哲学。 4.1 任务剖面优化与发射窗口确定：引入了多目标优化算法（如遗传算法、粒子群优化）来平衡推进剂消耗、飞行时间与任务约束。对于复杂轨道转移（如地月转移、火星转移），书中提供了基于敏感度分析的转移轨道优化流程。 4.2 故障诊断、隔离与容错（FDIR）架构：强调了冗余设计在关键航天系统中的必要性。详细描述了软件和硬件冗余机制（如三模冗余TMR），以及基于状态观测和模型预测的故障检测算法。目标是确保在单点故障发生后，系统仍能维持基本功能，并具备自主恢复能力。 4.3 寿命评估与地面验证方法：针对长期服役的航天器，书中提出了加速寿命试验（ALT）的设计规范，以及振动、热真空、电磁兼容性（EMC）等环境应力筛选（ESS）的标准流程，以保证设计裕度和实际的在轨可靠性。本书以严谨的科学态度和前瞻性的技术视野，为从事新型飞行器研发、任务规划和航天工程的专业人士提供了一份不可或缺的参考指南。