Modern High-power Rocketry 2 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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作者:Canepa, Mark

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價格:251.00 元

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isbn號碼:9781412058100

叢書系列:

圖書標籤:

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

《超高功率火箭推進原理與工程實踐》 導言：飛嚮更遠的邊界 本書旨在深入探討現代火箭技術的前沿領域，聚焦於超高功率（Ultra-High Power）火箭係統的設計、分析與工程實現。隨著航天技術對推重比、比衝和可靠性要求的不斷提高，傳統的火箭推進係統已逐漸觸及瓶頸。本書將係統地梳理和闡述超越當前主流實踐的創新概念和先進技術，為火箭工程師、研究人員以及高階愛好者提供一套嚴謹而實用的理論框架和實踐指導。我們的核心目標是推動讀者理解如何突破能量密度的限製，實現更大推力、更長燃燒時間和更高效率的火箭發動機。 第一部分：基礎理論的深化與超越 第一章：先進推進劑化學與熱力學 本章將從微觀層麵審視高能推進劑的反應動力學。重點分析新型液體和固體推進劑配方對燃燒室壓力、溫度和産物組分的影響。我們將詳細介紹化學平衡計算（如NASA CEA程序的高級應用）在預測極限性能中的作用，並探討催化劑和預混技術如何精確控製燃燒速率和穩定性。內容涵蓋瞭金屬燃料增強體係（如硼、鋁的超細粉末分散技術）的熱力學特性分析，以及對衝淡劑和穩定劑選擇的優化策略，確保在追求高能量密度的同時維持操作安全窗口。 第二章：燃燒室內的流體力學與傳熱 燃燒室內的流動結構是決定發動機效率的關鍵。本章深入研究高馬赫數、高雷諾數的反應流體動力學。內容包括：湍流模型在復雜燃燒室幾何結構中的應用（如RANS、LES方法），以及如何通過優化噴注器設計（如對射式、同軸式）來控製火焰的附壁、鏇流強度和混閤效率。傳熱部分將詳述高溫燃氣與燃燒室壁麵的熱交換機製，介紹先進的冷卻技術，包括再生冷卻的通道優化、膜冷卻的幾何排布、以及吸氣式冷卻（Transpiration Cooling）在極高熱流密度環境下的可行性分析。 第三章：噴管設計與流場控製 本章專注於將燃燒能量高效轉化為推力的噴管設計藝術與科學。我們將超越傳統的等熵膨脹模型，詳細分析二維和三維可調式噴管（如二維可調噴管、抱箍式噴管）的理論基礎。內容包括：激波與邊界層相互作用（Shock Wave Boundary Layer Interaction, SWBLI）在超臨界擴張過程中的影響及其抑製策略。此外，還將引入先進的矢量推力技術，如采用機械偏轉或流體注入（Fluidic Injection）的推力偏轉係統，以及如何利用等熵流理論和方法設計具有更高膨脹比的高海拔或真空優化噴管。 第二部分：超高功率係統的工程實現 第四章：高壓渦輪泵係統設計 超高功率要求極高的質量流率，這直接驅動瞭對高壓、高可靠性渦輪泵係統的需求。本章細緻剖析瞭軸流式和離心式渦輪泵的級數設計、葉片氣動性能優化（包括空化抑製技術）。重點討論瞭驅動渦輪（燃氣發生器或直接驅動）的熱力循環選擇，以及如何通過優化軸承支撐（如乾氣密封、磁懸浮軸承）來應對兆瓦級的功率輸齣。材料選擇方麵，將探討鎳基高溫閤金在渦輪葉片上的應用，以及先進製造技術（如增材製造）對復雜流道幾何實現的貢獻。 第五章：先進推進劑管理與儲箱技術 實現大推力輸齣需要穩定且高效的推進劑供應。本章探討瞭低溫推進劑（如液氫、液氧）在超大容量儲箱中的熱管理策略，包括隔熱層設計、微重力下的推進劑導嚮技術（如擋闆、聲波激活器）。對於高密度液體推進劑，本章將深入研究高壓充注與排放係統的設計，以及如何通過傳感器融閤技術實現對推進劑液麵、溫度和壓力的精確實時監控與姿態估計。 第六章：集成與結構完整性分析 火箭發動機是一個高度集成的復雜係統。本章關注結構設計、疲勞分析與係統集成。內容包括：基於有限元分析（FEA）的燃燒室結構應力分布模擬，特彆是在瞬態點火和關機過程中的載荷評估。我們將介紹疲勞壽命預測模型（如Miner法則的高級應用），以及如何通過材料選擇和殘餘應力控製來提高關鍵部件（如管路接頭、渦輪葉片）的服役可靠性。係統集成部分將討論如何優化管路布局以最小化壓力損失和振動耦閤效應。 第三部分：試驗、測試與性能提升 第七章：先進點火與穩定性控製 超高功率發動機的點火瞬態是其最脆弱的階段。本章詳述瞭多種高能點火技術，包括火花點火、自燃係或預混物點火係統的設計參數。重點分析瞭燃燒不穩定性——從聲學振蕩到壓力耦閤燃燒不穩定性（PCSI）的機理。我們將介紹先進的反饋控製係統，如利用壓電傳感器和快速響應執行器（如小型脈衝氣射流）來實現對燃燒室壓力的主動抑製，確保在全功率範圍內的穩定運行。 第八章：測試颱架設計與數據采集 可靠的地麵測試是驗證超高功率係統的基石。本章詳細闡述瞭適用於兆牛級推力測試的動態與靜態測試颱架的設計要求，包括推力測量係統的校準、高頻動態載荷的隔離。數據采集係統部分將討論高采樣率、高精度傳感器（如光縴傳感器、電阻應變片）的布設與同步，以及如何利用在綫數據處理和診斷技術（如高分辨率光譜儀）對燃燒過程進行實時分析。 第九章：推進係統性能評估與優化循環 本章總結瞭如何對復雜推進係統進行整體性能評估。我們將介紹先進的比衝預測模型，並探討不同開式循環（如分級燃燒、全流量分級燃燒）在實現超高推力級彆時的優缺點。內容還包括對氧化劑富裕度、推力矢量控製輸入對任務性能的影響進行敏感性分析，指導設計人員在成本、重量和性能之間做齣最優權衡。 結語 《超高功率火箭推進原理與工程實踐》緻力於為下一代航天動力係統的開發者提供一個堅實的知識基石。通過對理論的深度挖掘和對工程實踐的細緻剖析，本書期望能激發讀者在這一激動人心的領域內探索未竟的可能性。

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這本《現代高功率火箭技術 2》簡直是為那些對航天動力學和工程學有深厚興趣的業餘愛好者和專業人士量身打造的寶典。我一開始還擔心它會過於學術化，晦澀難懂，但讀下來發現，作者在保持技術深度的同時，將復雜的概念講解得非常透徹。書中對於火箭發動機的最新發展趨勢，特彆是復閤推進劑和混閤式推進劑的研究進展，給齣瞭詳盡的分析。我特彆欣賞它在材料科學應用方麵的論述，比如如何利用先進復閤材料來減輕結構重量，同時保證在高推力、高熱環境下的可靠性。書中詳述的仿真與建模技術，特彆是CFD（計算流體力學）在火箭喉部設計優化中的應用，讓我對如何通過數字模擬來預測和改進性能有瞭全新的認識。對於想從理論走嚮實踐的讀者來說，這些章節提供瞭堅實的理論基礎和可操作的指導。這本書絕對不是那種泛泛而談的入門讀物，它更像是一份深入的、前沿的技術手冊，對於追求極限性能和可靠性的項目團隊來說，價值連城。

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我必須承認，這本書的某些章節，尤其是在涉及高超音速飛行器耦閤效應分析的部分，對讀者的先驗知識要求非常高。它假定讀者已經熟練掌握瞭高等熱力學和邊界層理論。這對我這個偏嚮於結構和推進劑的實踐者來說，是一個不小的挑戰。不過，正是這種高門檻，彰顯瞭本書作為一本“高級參考書”的定位。它沒有迴避火箭技術中最尖端、最難啃的骨頭。例如，在熱防護係統（TPS）的設計部分，它對比瞭燒蝕材料、輻射冷卻和再生冷卻的適用場景，並給齣瞭不同材料在極端熱流密度下的壽命預測模型。這種深度對比分析，遠比市麵上其他書籍停留在介紹材料種類要深刻得多。它迫使我不得不去查閱和學習更多相關的流體力學和傳熱學知識，無疑是對自身技術視野的一次極大地拓展。這本書更像是一個技術導師，在你遇到瓶頸時，提供通往下一層級的鑰匙。

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這本書的價值，遠超其物理形態。它在電子化和數字化集成方麵的探討，尤其是在遙測和飛行數據分析方麵，體現瞭極強的時代前瞻性。作者詳細闡述瞭如何利用現代傳感器技術，如MEMS陀螺儀和高精度壓力傳感器，來實時采集和傳輸火箭的飛行數據。更關鍵的是，它提供瞭一套完整的數據後處理流程，包括如何校準漂移誤差、如何進行時間同步，以及如何利用傅裏葉分析來識彆振動頻率。對於那些希望將自己的項目提升到“準專業”水平的團隊來說，這部分內容是無價之寶。它教你如何從“飛起來瞭”的成就感，過渡到“數據證明瞭設計最優”的科學嚴謹性。我用瞭書中的一個小型數據分析腳本來處理我上一次試飛的數據，結果發現瞭之前完全沒有注意到的微小滾轉不平衡問題，這讓我對未來的設計改進有瞭明確的方嚮。

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作為一名資深的業餘火箭愛好者，我接觸過不少關於固體燃料火箭的書籍，但《現代高功率火箭技術 2》在推進劑燃燒穩定性控製這一塊的處理方式，真的讓我眼前一亮。它沒有停留在簡單的配方介紹上，而是深入探討瞭燃燒室壓力波動、不穩定燃燒的物理機製，以及如何通過調節推進劑的幾何結構和添加劑來有效抑製這些不穩定的現象。書中對不同類型的推力麯綫整形技術進行瞭細緻的對比分析，從內孔幾何的改變到分級點火策略的實施，每一個細節都有翔實的數學模型和實驗數據支撐。這種對“細節決定成敗”的深刻理解，使得這本書遠超一般的DIY指南。我立刻嘗試應用書中學到的關於溫度敏感性推進劑的儲存和操作建議，發現安全性和性能指標都有顯著提升。這本書的嚴謹性，體現瞭作者在實際操作中積纍的豐富經驗，讓人信服。

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老實說，這本書的排版和圖錶質量簡直是一流的。在很多技術書籍中，復雜的工程圖紙和剖麵圖往往因為模糊不清而大打摺扣，但《現代高功率火箭技術 2》在這方麵做得非常齣色。特彆是關於多級火箭分離機製和姿態控製係統的章節，那些詳細的爆炸圖和連鎖反應示意圖，讓我對機械結構設計中的可靠性冗餘有瞭更直觀的理解。它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更重要的是解釋瞭“為什麼必須這樣做”。例如，在講解迴收係統時，它不僅描述瞭降落傘的展開時機和部署方式，還分析瞭不同氣動布局在不同馬赫數下的阻力特性對最終迴收精度的影響。這種從宏觀任務需求到微觀部件設計的完整鏈條梳理，極大地拓寬瞭我的設計思維。閱讀體驗上，大開本的布局讓那些復雜的方程式和參數錶格一目瞭然，即便是在長時間閱讀後也不會感到眼睛疲勞。

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