Modern High-power Rocketry 2 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Canepa, Mark

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页数:0

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价格:251.00 元

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isbn号码:9781412058100

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• Rocketry
• High-Power Rockets
• Model Rockets
• Aerospace Engineering
• Amateur Rocketry
• Rocket Propulsion
• Hobby
• DIY
• Science
• Engineering

《超高功率火箭推进原理与工程实践》 导言：飞向更远的边界 本书旨在深入探讨现代火箭技术的前沿领域，聚焦于超高功率（Ultra-High Power）火箭系统的设计、分析与工程实现。随着航天技术对推重比、比冲和可靠性要求的不断提高，传统的火箭推进系统已逐渐触及瓶颈。本书将系统地梳理和阐述超越当前主流实践的创新概念和先进技术，为火箭工程师、研究人员以及高阶爱好者提供一套严谨而实用的理论框架和实践指导。我们的核心目标是推动读者理解如何突破能量密度的限制，实现更大推力、更长燃烧时间和更高效率的火箭发动机。 第一部分：基础理论的深化与超越 第一章：先进推进剂化学与热力学 本章将从微观层面审视高能推进剂的反应动力学。重点分析新型液体和固体推进剂配方对燃烧室压力、温度和产物组分的影响。我们将详细介绍化学平衡计算（如NASA CEA程序的高级应用）在预测极限性能中的作用，并探讨催化剂和预混技术如何精确控制燃烧速率和稳定性。内容涵盖了金属燃料增强体系（如硼、铝的超细粉末分散技术）的热力学特性分析，以及对冲淡剂和稳定剂选择的优化策略，确保在追求高能量密度的同时维持操作安全窗口。 第二章：燃烧室内的流体力学与传热 燃烧室内的流动结构是决定发动机效率的关键。本章深入研究高马赫数、高雷诺数的反应流体动力学。内容包括：湍流模型在复杂燃烧室几何结构中的应用（如RANS、LES方法），以及如何通过优化喷注器设计（如对射式、同轴式）来控制火焰的附壁、旋流强度和混合效率。传热部分将详述高温燃气与燃烧室壁面的热交换机制，介绍先进的冷却技术，包括再生冷却的通道优化、膜冷却的几何排布、以及吸气式冷却（Transpiration Cooling）在极高热流密度环境下的可行性分析。 第三章：喷管设计与流场控制 本章专注于将燃烧能量高效转化为推力的喷管设计艺术与科学。我们将超越传统的等熵膨胀模型，详细分析二维和三维可调式喷管（如二维可调喷管、抱箍式喷管）的理论基础。内容包括：激波与边界层相互作用（Shock Wave Boundary Layer Interaction, SWBLI）在超临界扩张过程中的影响及其抑制策略。此外，还将引入先进的矢量推力技术，如采用机械偏转或流体注入（Fluidic Injection）的推力偏转系统，以及如何利用等熵流理论和方法设计具有更高膨胀比的高海拔或真空优化喷管。 第二部分：超高功率系统的工程实现 第四章：高压涡轮泵系统设计 超高功率要求极高的质量流率，这直接驱动了对高压、高可靠性涡轮泵系统的需求。本章细致剖析了轴流式和离心式涡轮泵的级数设计、叶片气动性能优化（包括空化抑制技术）。重点讨论了驱动涡轮（燃气发生器或直接驱动）的热力循环选择，以及如何通过优化轴承支撑（如干气密封、磁悬浮轴承）来应对兆瓦级的功率输出。材料选择方面，将探讨镍基高温合金在涡轮叶片上的应用，以及先进制造技术（如增材制造）对复杂流道几何实现的贡献。 第五章：先进推进剂管理与储箱技术 实现大推力输出需要稳定且高效的推进剂供应。本章探讨了低温推进剂（如液氢、液氧）在超大容量储箱中的热管理策略，包括隔热层设计、微重力下的推进剂导向技术（如挡板、声波激活器）。对于高密度液体推进剂，本章将深入研究高压充注与排放系统的设计，以及如何通过传感器融合技术实现对推进剂液面、温度和压力的精确实时监控与姿态估计。 第六章：集成与结构完整性分析 火箭发动机是一个高度集成的复杂系统。本章关注结构设计、疲劳分析与系统集成。内容包括：基于有限元分析（FEA）的燃烧室结构应力分布模拟，特别是在瞬态点火和关机过程中的载荷评估。我们将介绍疲劳寿命预测模型（如Miner法则的高级应用），以及如何通过材料选择和残余应力控制来提高关键部件（如管路接头、涡轮叶片）的服役可靠性。系统集成部分将讨论如何优化管路布局以最小化压力损失和振动耦合效应。 第三部分：试验、测试与性能提升 第七章：先进点火与稳定性控制 超高功率发动机的点火瞬态是其最脆弱的阶段。本章详述了多种高能点火技术，包括火花点火、自燃系或预混物点火系统的设计参数。重点分析了燃烧不稳定性——从声学振荡到压力耦合燃烧不稳定性（PCSI）的机理。我们将介绍先进的反馈控制系统，如利用压电传感器和快速响应执行器（如小型脉冲气射流）来实现对燃烧室压力的主动抑制，确保在全功率范围内的稳定运行。 第八章：测试台架设计与数据采集 可靠的地面测试是验证超高功率系统的基石。本章详细阐述了适用于兆牛级推力测试的动态与静态测试台架的设计要求，包括推力测量系统的校准、高频动态载荷的隔离。数据采集系统部分将讨论高采样率、高精度传感器（如光纤传感器、电阻应变片）的布设与同步，以及如何利用在线数据处理和诊断技术（如高分辨率光谱仪）对燃烧过程进行实时分析。 第九章：推进系统性能评估与优化循环 本章总结了如何对复杂推进系统进行整体性能评估。我们将介绍先进的比冲预测模型，并探讨不同开式循环（如分级燃烧、全流量分级燃烧）在实现超高推力级别时的优缺点。内容还包括对氧化剂富裕度、推力矢量控制输入对任务性能的影响进行敏感性分析，指导设计人员在成本、重量和性能之间做出最优权衡。 结语 《超高功率火箭推进原理与工程实践》致力于为下一代航天动力系统的开发者提供一个坚实的知识基石。通过对理论的深度挖掘和对工程实践的细致剖析，本书期望能激发读者在这一激动人心的领域内探索未竟的可能性。

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这本《现代高功率火箭技术 2》简直是为那些对航天动力学和工程学有深厚兴趣的业余爱好者和专业人士量身打造的宝典。我一开始还担心它会过于学术化，晦涩难懂，但读下来发现，作者在保持技术深度的同时，将复杂的概念讲解得非常透彻。书中对于火箭发动机的最新发展趋势，特别是复合推进剂和混合式推进剂的研究进展，给出了详尽的分析。我特别欣赏它在材料科学应用方面的论述，比如如何利用先进复合材料来减轻结构重量，同时保证在高推力、高热环境下的可靠性。书中详述的仿真与建模技术，特别是CFD（计算流体力学）在火箭喉部设计优化中的应用，让我对如何通过数字模拟来预测和改进性能有了全新的认识。对于想从理论走向实践的读者来说，这些章节提供了坚实的理论基础和可操作的指导。这本书绝对不是那种泛泛而谈的入门读物，它更像是一份深入的、前沿的技术手册，对于追求极限性能和可靠性的项目团队来说，价值连城。

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作为一名资深的业余火箭爱好者，我接触过不少关于固体燃料火箭的书籍，但《现代高功率火箭技术 2》在推进剂燃烧稳定性控制这一块的处理方式，真的让我眼前一亮。它没有停留在简单的配方介绍上，而是深入探讨了燃烧室压力波动、不稳定燃烧的物理机制，以及如何通过调节推进剂的几何结构和添加剂来有效抑制这些不稳定的现象。书中对不同类型的推力曲线整形技术进行了细致的对比分析，从内孔几何的改变到分级点火策略的实施，每一个细节都有翔实的数学模型和实验数据支撑。这种对“细节决定成败”的深刻理解，使得这本书远超一般的DIY指南。我立刻尝试应用书中学到的关于温度敏感性推进剂的储存和操作建议，发现安全性和性能指标都有显著提升。这本书的严谨性，体现了作者在实际操作中积累的丰富经验，让人信服。

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老实说，这本书的排版和图表质量简直是一流的。在很多技术书籍中，复杂的工程图纸和剖面图往往因为模糊不清而大打折扣，但《现代高功率火箭技术 2》在这方面做得非常出色。特别是关于多级火箭分离机制和姿态控制系统的章节，那些详细的爆炸图和连锁反应示意图，让我对机械结构设计中的可靠性冗余有了更直观的理解。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更重要的是解释了“为什么必须这样做”。例如，在讲解回收系统时，它不仅描述了降落伞的展开时机和部署方式，还分析了不同气动布局在不同马赫数下的阻力特性对最终回收精度的影响。这种从宏观任务需求到微观部件设计的完整链条梳理，极大地拓宽了我的设计思维。阅读体验上，大开本的布局让那些复杂的方程式和参数表格一目了然，即便是在长时间阅读后也不会感到眼睛疲劳。

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我必须承认，这本书的某些章节，尤其是在涉及高超音速飞行器耦合效应分析的部分，对读者的先验知识要求非常高。它假定读者已经熟练掌握了高等热力学和边界层理论。这对我这个偏向于结构和推进剂的实践者来说，是一个不小的挑战。不过，正是这种高门槛，彰显了本书作为一本“高级参考书”的定位。它没有回避火箭技术中最尖端、最难啃的骨头。例如，在热防护系统（TPS）的设计部分，它对比了烧蚀材料、辐射冷却和再生冷却的适用场景，并给出了不同材料在极端热流密度下的寿命预测模型。这种深度对比分析，远比市面上其他书籍停留在介绍材料种类要深刻得多。它迫使我不得不去查阅和学习更多相关的流体力学和传热学知识，无疑是对自身技术视野的一次极大地拓展。这本书更像是一个技术导师，在你遇到瓶颈时，提供通往下一层级的钥匙。

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这本书的价值，远超其物理形态。它在电子化和数字化集成方面的探讨，尤其是在遥测和飞行数据分析方面，体现了极强的时代前瞻性。作者详细阐述了如何利用现代传感器技术，如MEMS陀螺仪和高精度压力传感器，来实时采集和传输火箭的飞行数据。更关键的是，它提供了一套完整的数据后处理流程，包括如何校准漂移误差、如何进行时间同步，以及如何利用傅里叶分析来识别振动频率。对于那些希望将自己的项目提升到“准专业”水平的团队来说，这部分内容是无价之宝。它教你如何从“飞起来了”的成就感，过渡到“数据证明了设计最优”的科学严谨性。我用了书中的一个小型数据分析脚本来处理我上一次试飞的数据，结果发现了之前完全没有注意到的微小滚转不平衡问题，这让我对未来的设计改进有了明确的方向。

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