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第1章 引言1

1.1推进系统概论2

1.2任务方案6

1.3适用性分析矩阵11

1.4折中分析18

1.5结果26

1.6结论与经验30

参考文献33

第2章 先进的固体火箭发动机34

2.1方案34

2.2市场需求/预计任务38

2.3系统分析40

2.4关键技术和技术成熟度42

2.4.1新型推进剂系列42

2.4.2替代型原材料42

2.4.3低环境冲击的先进固体推进剂49

2.4.4连续浇注50

2.4.5半连续浇注工艺51

2.4.6连续浇注工艺53

2.4.7固体火箭发动机的复合材料壳体54

2.4.8固体火箭发动机复合材料壳体设计与发展55

2.4.9复合材料壳体技术57

2.5预期研制验证的成本和时间框架57

2.6技术路标59

参考文献62

第3章 先进的低温发动机64

3.1引言64

3.2总体方案65

3.2.1运载火箭方案65

3.2.2推进方案66

3.2.3优势69

3.3发动机性能及相关技术69

3.3.1发动机循环69

3.3.2启动技术70

3.4技术分析72

3.4.1技术可行性72

3.4.2碳纤维增强碳推力室衬层发汗冷却72

3.4.3隔热涂层75

3.4.4燃烧室衬层优化78

3.4.5先进喷管79

3.5燃烧室技术总结81

3.5.1采用碳纤维增强碳发汗冷却81

3.5.2隔热涂层82

3.5.3喷涂成型82

3.5.4燃烧室衬层优化82

3.5.5先进喷管83

3.6其他液体火箭发动机关键技术：低温贮箱和涡轮泵83

3.6.1低温贮箱技术85

3.6.2涡轮泵技术92

3.7液体火箭发动机系统分析99

3.7.1设计和基本要求100

3.7.2分级燃烧循环103

3.8发动机水平总结109

参考文献114

第4章 助推器和上面级用先进液氧/烃发动机120

4.1方案120

4.1.1液氧/煤油发动机120

4.1.2液氧/甲烷发动机121

4.2市场需求与预计任务123

4.3系统分析123

4.4设计和工作要求131

4.4.1助推器/主发动机131

4.4.2上面级132

4.5关键技术和技术成熟度135

4.6能力136

4.7预期研制验证的成本和时间框架137

4.8结论与建议143

4.9路线图145

参考文献148

第5章 俄罗斯液氧/烃发动机151

5.1俄罗斯运载级用液氧/烃液体发动机151

5.1.1引言151

5.1.2俄罗斯运载级用液氧/烃发动机回顾——简述、主要结构及操作要求152

5.1.3液氧/液烃发动机主要问题及其解决途径163

5.1.4发动机循环评估165

5.1.5发动机成本估算167

5.1.6发动机研制的主要阶段167

5.1.7运载级液体火箭发动机进展展望169

5.1.8结论172

5.2俄罗斯上面级用液氧/烃发动机172

5.2.1引言172

5.2.2俄罗斯上面级液氧/烃发动机回顾——描述、主要设计标准及操作要求173

5.2.3液体火箭发动机研制主要问题及其解决途径188

5.2.4发动机循环评估190

5.2.5发动机成本估算192

5.2.6发动机研制的主要阶段192

5.2.7上面级液体火箭发动机的研制前景193

5.2.8结论194

参考文献196

第6章 绿色推进剂198

6.1背景198

6.2市场需求和计划任务201

6.3设计和操作需求201

6.4关键技术和技术成熟度203

6.5能力203

6.6预期的发展、验证成本及时间框架204

6.7结论与建议204

6.8未来的发展蓝图205

参考文献207

第7章 俄罗斯的绿色推进剂209

7.1环保型绿色推进剂的定义209

7.1.1环保型氧化剂的物理化学性能和操作特性210

7.1.2环保型燃料的物理化学性能和操作特性213

7.2过氧化氢液体火箭发动机的方案和设计实例215

7.3绿色推进剂的应用领域216

7.4结论217

参考文献218

第8章 微推进系统220

8.1引言220

8.2微推进系统选择221

8.3自由分子微型电阻加热电离式发动机224

8.4化学推进227

8.5冷气推进器230

8.6 α推进器233

8.7场发射电推进236

8.8技术问题240

8.8.1微型阀240

8.8.2微型阀技术方案242

8.9微推进方案242

8.9.1任务243

8.9.2微推进系统和任务245

8.9.3技术现状和开发商及制造商246

8.9.4集成249

8.9.5市场250

8.10关键研发领域和结论252

参考文献254

第9章 上面级用太阳能热推进技术257

9.1引言257

9.2总体方案258

9.2.1聚光器259

9.2.2吸收器/接收器260

9.2.3性能261

9.3主要应用261

9.3.1轨道转移级261

9.3.2星际飞行器265

9.4系统与技术分析266

9.4.1任务要求266

9.4.2关键技术266

9.4.3技术成熟度269

9.4.4技术协同271

9.5发展路线和成本估算272

9.5.1发展路线272

9.5.2成本估算276

9.6评估与建议279

参考文献281

第10章 电推进系统282

10.1引言282

10.2大功率栅极离子推进器283

10.2.1介绍283

10.2.2工作原理284

10.2.3大功率应用前景289

10.2.4主要推进器技术289

10.2.5系统的各个方面295

10.2.6当前技术水平295

10.3大功率霍尔效应推进器299

10.3.1导言299

10.3.2工作原理299

10.3.3大功率应用前景302

10.3.4推进器关键技术304

10.3.5系统的各个方面310

10.3.6开发工具315

10.3.7技术验证316

10.3.8现有技术水平317

10.4大功率磁场作用下的磁等离子体推进器323

10.4.1导言323

10.4.2工作原理324

10.4.3大功率应用前景327

10.4.4推进器的关键技术328

10.4.5系统方面340

10.4.6技术现状341

10.5双级式霍尔效应推进器346

10.5.1导言346

10.5.2工作原理347

10.5.3双级式霍尔效应推进器的应用前景349

10.5.4推进器关键技术350

10.5.5系统的各个方面353

10.5.6技术现状354

参考文献357

第11章 超导技术365

11.1引言365

11.1.1高温超导材料技术368

11.1.2高温超导材料和低温超导材料369

11.1.3研究和产业化能力369

11.2技术现状370

11.3超导磁体及其应用371

11.4超导关键技术：制冷机373

11.5超导在电推进中的应用375

11.6飞行任务380

11.7超导电推进系统的航天市场381

11.8技术成熟度384

11.9超导电推进路线图385

11.10总结和结论386

参考文献388

第12章 核推进技术：鲁比亚发动机391

12.1引言391

12.2市场需求和计划的飞行任务395

12.3系统分析396

12.4一些工程问题：燃烧室设计406

12.5关键技术及技术成熟度408

12.6现有专用技术409

12.7预估的研发成本和可能的时间框架410

12.8路线图412

12.9结论与建议413

参考文献415

第13章 可变比冲磁等离子体火箭可行性分析418

13.1引言418

13.2系统分析418

13.2.1电离过程420

13.2.2加热过程424

13.2.3 磁喷管427

13.2.4磁场和电场428

13.2.5压力429

13.2.6功率损失和热分析430

13.2.7排放性能433

13.3技术成熟度和研发活动436

13.4成本分析预估和研制计划437

13.4.1路线图438

13.4.2基于国际空间站的可变比冲磁等离子体火箭试验440

13.4.3基于国际空间站的高功率电推进试验平台442

13.5结论444

参考文献445

第14章 激光推进系统447

14.1引言447

14.2一般概念447

14.2.1前景447

14.2.2技术概念448

14.2.3分类449

14.2.4微波推进455

14.3脉冲式激光推进技术的应用和任务要求456

14.3.1应用领域和其他可能使用者456

14.3.2任务特点458

14.3.3脉冲激光推进的优点465

14.3.4飞行计算465

14.3.5工作成本468

14.4激光系统要求469

14.4.1飞行器470

14.4.2自适应望远镜471

14.4.3激光器471

14.4.4激光电源供给474

14.4.5制导和跟踪475

14.4.6姿态控制475

14.5技术现状475

14.5.1世界各国的研究工作475

14.5.2飞行器的结构478

14.5.3性能和成就480

14.5.4关键领域的评估486

14.5.5目前的工作490

14.6技术研制可行性计划491

14.6.1研究的基本领域491

14.6.2研制步骤及成本预算493

14.6.3时间表和路线图495

14.7总结和建议496

参考文献500

第15章质量加速器：磁悬浮和轨道炮507

15.1前言507

15.2前景508

15.3任务和市场509

15.4系统分析510

15.5技术分析511

15.5.1轨道炮511

15.5.2电磁悬浮（磁悬浮）和加速度512

15.5.3磁悬浮技术的关键问题517

15.5.4电力系统520

15.5.5关键项目和技术成熟度评估522

15.6未来展望524

15.6.1近乎垂直地面发射524

15.6.2月球质量加速器525

15.6.3到2020年可能的路线图526

15.7总结和结论527

参考文献529

第16章 太阳帆——近中期深空探测用无推进剂推进系统532

16.1引言532

16.2太阳帆的基本原理534

16.3德国航空航天中心太阳帆地面演示活动538

16.4性能参数和基本要求540

16.5任务方案与评估543

16.5.1创新型太阳帆驱动可扩展结构试验的轨道演示方案543

16.5.2帆飞行器探测近地小行星方案544

16.5.3采样返回的帆飞行器探测近地小行星方案547

16.5.4太阳系逃逸任务方案550

16.5.5非开普勒轨道554

16.6技术分析和发展路线图555

16.6.1技术发展路线图556

16.6.2演示任务路线图557

16.7结论558

参考文献559

第17章 就地资源利用技术563

17.1引言563

17.2市场需求和预计任务567

17.3系统分析568

17.4设计和操作要求570

17.5就地资源利用的关键技术和工艺574

17.5.1氧化锆电池工艺574

17.5.2萨巴特/水电解过程577

17.5.3氧化金属粉末578

17.5.4技术成熟度583

17.6研制成本和时间框架584

17.7路线图589

17.8结论和建议592

参考文献594