探空火箭設計

前言

本書由航空航天工業(yè)部中國空間技術研究院北京空間機電研究所一批多年從事火箭探空運載系統(tǒng)的專家編寫而成。書中論述了無控制探空火箭及地面發(fā)射設備從總體、分系統(tǒng)設計的原理和方法直至飛行試驗等方面的內容。探空火箭及地面發(fā)射設備的設計是一項多學科綜合的創(chuàng)造性工作。本書是在各有關學科基本理論的基礎上，密切結合研究設計及實踐經(jīng)驗寫成的，并盡可能反映當代火箭探空運載系統(tǒng)的先進科技成果。書中理論聯(lián)系實際，注重結合工程設計，力求物理概念清晰、結論嚴謹明確，以供工程應用。本書共15章。各章內容銜接，但又具有相對獨立性。適合于從事無控制火箭設計、管理和使用的工程技術人員閱讀，也可作為高等院校相關專業(yè)師生的參考書。

內容概要

　　本書系統(tǒng)地論述了無控制探空火箭及其地面發(fā)射設備從總體、分系統(tǒng)設計的原理和方法直至飛行試驗等方面的內容。本書適合于從事無控制火箭設計、管理和使用的工程技術人員閱讀，也可作為相應專業(yè)的研究生、大學生的教學參考書

書籍目錄

第一章 概論　1.1　探空火箭和火箭探空系統(tǒng)　　1.1.1　探空火箭　　1.1.2　火箭探空系統(tǒng)　1.2　探空火箭研制程序　1.3　探空火箭總體設計與分系統(tǒng)設計　　1.3.1　總體設計　　1.3.2　分系統(tǒng)設計　1.4　探空火箭試驗　1.5　探空火箭發(fā)展概況　　1.5.1　國外探空火箭的發(fā)展　　1.5.2　中國的探空火箭　1.6　探空火箭用途和發(fā)展展望　　1.6.1　探空火箭的特點　　1.6.2　探空火箭的用途　　1.6.3　探空火箭的發(fā)展趨勢　　1.6.4　探空火箭的發(fā)展前景第二章 有效載荷及其對火箭設計的要求　2.1　概述　2.2　氣象火箭　　2.2.1　氣象火箭的有效載荷　　2.2.2　對火箭的設計要求　2.3　地球物理火箭　　2.3.1　地球物理火箭的探測儀器　　2.3.2　對火箭的設計要求　2.4　生物實驗火箭　　2.4.1　生物實驗箭頭設計　　2.4.2　對火箭的設計要求　2.5　核試驗取樣火箭　　2.5.1　取樣火箭箭頭設計　　2.5.2　對火箭的設計要求　2.6　空間技術試驗火箭第三章 運載系統(tǒng)總體設計　3.1　概述　3.2　總體方案設計內容　3.3　總體方案選擇　3.4　探空火箭的組成和質量方程　　3.4.1　探空火箭的組成　　3.4.2　探空火箭的質量方程　3.5　探空火箭的彈道方程　　3.5.1　簡化假定　　3.5.2　探空火箭質心運動方程　3.6　總體參數(shù)設計　　3.6.1　總體設計參數(shù)選擇　　3.6.2　總體特性參數(shù)確定第四章 彈道計算及彈道圖編制　4.1　概述　4.2　坐標系　4.3　作用于火箭上的力和力矩　4.4　火箭的運動方程　　4.4.1　火箭相對于風的速度　　4.4.2　運動學方程　　4.4.3　動力學方程　4.5　火箭運動方程的簡化　　4.5.1　空間運動方程的簡化　　4.5.2　平面運動方程　4.6　彈道圖的編制及其應用　　4.6.1　彈道圖的編制步驟　　4.6.2　彈道圖使用第五章 氣動外形設計及氣動特性計算　5.1　概述　5.2　箭體氣動外形設計及氣動特性計算　　5.2.1　箭體氣動外形設計的考慮因素　　5.2.2　箭體升力　　5.2.3　箭體壓力中心　　5.2.4　箭體阻力　5.3　穩(wěn)定翼的氣動外形設計及氣動力計算　　5.3.1　穩(wěn)定翼氣動外形設計的考慮因素　　5.3.2　穩(wěn)定翼升力　　5.3.3　穩(wěn)定翼壓力中心　　5.3.4　穩(wěn)定翼阻力　5.4　全箭氣動力特性計算　　5.4.1　全箭升力　　5.4.2　全箭壓力中心　　5.4.3　全箭阻力　　5.4.4　全箭力矩與阻尼力矩?！?.5　火箭氣動加熱計算　　5.5.1　熱流密度的確定　　5.5.2　蒙皮溫度分布　　5.5.3　降低熱流密度的途徑第六章 載荷計算第七章 結構設計第八章 固體火箭發(fā)動機設計第九章 液體火箭發(fā)動機設計第十章 回收系統(tǒng)設計第十一章 電路設計第十二章 生物實驗火箭生命保障系統(tǒng)設計第十三章 發(fā)射場地面設備設計第十四章 可靠性設計與分析第十五章 火箭飛行試驗及結果分析 李林藩

章節(jié)摘錄

插圖：火箭結構的功能是，安裝連接有效載荷、儀器設備和動力裝置，貯存推進劑，保證火箭能穩(wěn)定飛行（如在結構上安裝尾翼、裝偏的尾翼和旋轉小火箭等）、艙段間和級間的連接與分離（采用各種連接分離機構），以及火箭滑離導向器（如采用固定的或自動脫落的滑塊）等。火箭結構除上述功能外，還要承受地面操作和飛行中的載荷，維持良好的氣動力外形和保證火箭的整體性。b.發(fā)動機系統(tǒng)（動力系統(tǒng)）動力系統(tǒng)的功能是產生推力，以推進火箭向前運動。液體火箭動力系統(tǒng)包括液體火箭發(fā)動機和推進劑輸送系統(tǒng)。液體火箭發(fā)動機一般由推力室部件，推進劑供應系統(tǒng)和閥門、導管等組成。推進劑供應系統(tǒng)分為擠壓式和泵壓式兩種，本書只介紹擠壓式供應系統(tǒng)，因為它對液體探空火箭來說簡單適用。固體火箭動力系統(tǒng)就是固體火箭發(fā)動機。它由燃燒室、噴管、中間底、主裝藥和點火裝置等組成。為了提高探空火箭的飛行高度和增加有效載荷質量，除總體、結構上采取措施，如使用多級火箭和減小火箭結構質量（主要采用新結構、新材料和新工藝等措施）外，對動力系統(tǒng)的要求是，采用高能量推進劑和增加推進劑質量，以提高火箭發(fā)動機的總沖。

后記

在《探空火箭設計》一書的撰寫過程中，我們得到了從事探空火箭研制的單位和專家們的關心和支持。初稿撰寫期間，不少專家為本書有關章節(jié)提供過初稿材料或修改建議，他們是：周祥元、錢志芬、盛煥岳、楊綺琳、林仙友、趙向東、許芷淵等。修改定稿期間，我們又組織了幾次評審，邀請航空航天工業(yè)部部內、外同行專家和教授對本書各章節(jié)提出意見，我們對他們提出的寶貴意見都作了認真的研究和修改。最后，由王希季教授進行總審查和定稿。為此，我們謹向上述單位和個人表示衷心的感謝。由于探空火箭研制涉及的專業(yè)知識面很廣泛，同時，世界上從事探空火箭研制的國家很多，他們都投入了大量的人力和物力，并取得了豐富的成果和經(jīng)驗（中國的情況也是如此），我們在撰寫本書的時候，試圖盡力把這方面的經(jīng)驗（特別是中國的經(jīng)驗）總結出來，把書寫好。但是，限于我們的水平和經(jīng)驗，難免有疏漏和不妥之處，歡迎廣大讀者提出寶貴意見。

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