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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:孙津平 编

出品人:

页数:169

译者:

出版时间:2005-7

价格:14.00元

装帧:

isbn号码:9787560611204

丛书系列:

图书标签:

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飞船设计与工程：从概念到实现 图书简介 作者： 艾伦·范斯沃思、莉拉·陈 出版社： 星际技术出版社 出版日期： 2042年 字数： 约1500字 --- 内容概要 《飞船设计与工程：从概念到实现》并非一本关于电路基础或数字逻辑的书籍，它深入探讨了二十二世纪及以后星际航行载具的复杂性、结构完整性、推进系统、生命支持以及任务规划的各个方面。本书旨在为航空航天工程师、轨道力学专家以及有志于深空探索的科技人员提供一个全面、实用的技术蓝图。 本书的结构围绕飞船生命周期的核心阶段展开：概念设计、结构与材料科学、核心动力系统、环境控制与生命支持（ECLSS）、导航与控制（GNC），以及最终的集成与测试。 第一部分：飞船概念与任务定义 (Concept & Mission Definition) 本部分首先强调了设计过程的起点：明确任务目标。无论是近地轨道维护、小行星采矿任务，还是载人星际航行，任务需求直接决定了飞船的规格、尺寸和预算。我们详细分析了“任务谱系”分析法，该方法要求设计团队在项目初期就对潜在的风险、冗余需求和可升级性进行量化评估。 章节重点包括： 有效载荷管理与质量预算（Payload Management and Mass Budgeting）： 如何精确预测并控制飞船的干重、推进剂载荷和任务载荷，这是确保轨道机动成功的基石。 环境建模（Environmental Modeling）： 深入探讨深空辐射、微流星体撞击、空间碎片风险的建模技术，以及如何将这些数据转化为结构设计参数。 模块化设计哲学（Modular Design Philosophy）： 介绍未来飞船平台如何采用标准化接口和可热插拔模块，以适应快速迭代的技术升级。 第二部分：结构完整性与先进材料 (Structural Integrity and Advanced Materials) 飞船结构是其生存的基础。本书超越了传统铝合金和钛合金的使用范畴，着重介绍了应对极端载荷和长期空间环境侵蚀的尖端材料技术。 超轻量化复合材料（Ultra-Lightweight Composites）： 详细剖析了碳纳米管增强的自修复聚合物矩阵复合材料（SRPMC）在压力壳体和蒙皮中的应用。讨论了这些材料在零重力环境下的制造和焊接工艺，特别是涉及电磁辅助固化技术的流程。 动态载荷分析（Dynamic Load Analysis）： 侧重于发射阶段的声学振动、着陆冲击以及轨道对接过程中的瞬态载荷分析。书中提供了基于有限元分析（FEA）的非线性结构响应模拟案例。 辐射屏蔽技术（Radiation Shielding Techniques）： 探讨了活性（等离子体场）和被动（高密度聚乙烯和硼化材料）的混合屏蔽方案，以保护乘员和敏感电子设备免受银河宇宙射线（GCR）的侵害。 第三部分：推进系统与能源供应 (Propulsion and Power Systems) 推进系统是飞船的“心脏”。本部分将篇幅重点放在了高比冲（High Specific Impulse）的下一代推进技术上，这些技术是实现快速深空机动的关键。 核热推进（NTP）与核电推进（NEP）的比较工程学： 对比了基于裂变反应堆的NTP（用于快速行星际转移）和基于兆瓦级反应堆的NEP（用于长时间、低推力机动）的设计挑战、安全协议和热管理系统。 脉冲聚变推进器（Pulsed Fusion Thrusters）： 对正在研发中的D-He3或氘氘聚变系统的初步设计和推进效率进行了理论推演，重点关注磁约束环路的设计与稳定性控制。 高效率能源采集与转换： 讨论了深空任务中基于先进光伏阵列（高效砷化镓电池）的热管理需求，以及适用于非太阳光照区域的先进放射性同位素热电发生器（RTG）的优化布局。 第四部分：环境控制与生命支持系统（ECLSS） 对于载人任务而言，ECLSS的可靠性直接关系到乘员的生存。本部分详述了如何设计一个接近完全闭环的生态系统。 水与空气的循环再生： 详细描述了多级膜分离技术、萨巴蒂尔反应器（Sabatier Reactor）以及生物再生系统（如藻类反应器）在二氧化碳去除和水回收中的集成应用。 人工重力与乘员健康： 探讨了旋转居住舱的设计参数，包括如何通过调整旋转半径和角速度来模拟地球重力环境，以最小化骨质流失和心血管衰退。 冗余与故障诊断： 引入了基于预测性维护算法的ECLSS监控框架，用于在组件发生退化前进行自动隔离和旁路切换。 第五部分：导航、制导与控制（GNC）的高级应用 现代飞船需要极高的自主性和精确的轨道控制。本部分关注于如何在数光年的尺度上保持航向。 星间导航（Interstellar Navigation）： 介绍了超越传统脉冲星导航的自主参照系锁定技术，包括利用背景宇宙微波辐射（CMB）梯度和引力透镜效应进行实时定位的算法。 自主决策与人工智能集成： 讨论了如何将深度强化学习模型嵌入飞船的中央飞行计算机，使其能够实时优化燃料使用、规避不可预见的轨道扰动，并在与地面控制中心通信延迟过高时接管关键决策。 姿态与轨道控制（AOCS）： 评估了反应轮、磁矩器、离子推进器微调系统在不同任务阶段的协同工作模式，以实现对角速度和姿态的毫弧度级精度控制。 总结 《飞船设计与工程：从概念到实现》是一部面向工程实践的参考手册，它将理论力学、材料科学、热力学和高级计算方法融为一体，为构建下一代探索工具提供了坚实的技术基础。本书没有涉及任何关于数字逻辑电路或底层半导体元件的书籍中常见的分析内容，而是专注于宏观的、系统级的工程挑战与解决方案。

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如果要用一个词来形容阅读这本书的体验，我会选择“沉浸”。它不是那种让你读完一章就想合上的书，而是会让你忍不住去查阅更多相关背景资料的书。作者在行文之间，巧妙地埋藏了许多“彩蛋”式的注释和引用，这些都指向了更深层次的研究论文或经典著作，这对于一个渴望深挖知识的读者来说，简直是惊喜连连。我发现自己经常停下来，对着书本上的某一个论断陷入沉思，并开始在脑海中模拟不同的情景进行推演。这种主动的、探究性的阅读过程，极大地提升了我的学习效率。说实话，这本书的排版和字体选择也为长时间阅读提供了舒适的基础，虽然内容本身足够“硬核”，但至少在视觉上没有造成额外的负担。它就像一个精心策划的探险地图，每翻开一页，都意味着即将进入一个全新的、更复杂的区域，而地图的设计者显然对这个领域的每一个角落都了如指掌。

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这本书给我最大的感受是，它成功地架起了一座从理论到实践的、虽然崎岖但无比坚实的桥梁。我之前接触过一些同类书籍，它们要么是过于专注于高深的数学推导，让人望而却步，要么就是过于简化，使得实际操作时总感觉抓不住重点。然而，这本《[书名]》巧妙地找到了一个平衡点。在展示了那些令人头疼的公式之后，紧接着就会用非常详实的工程实例来佐证这些理论的实用价值。比如，书中对[某个具体应用场景]的分析，它不仅仅是给出了一个最优解，而是深入探讨了在资源受限、干扰因素增加等现实约束条件下，如何调整模型参数，这才是真正体现了一本书的价值所在。我甚至可以想象，这本书如果配上配套的实验指导手册，那简直是无懈可击的学习资料。它让我明白了，真正的技术并非空中楼阁，而是建立在坚实数学基础之上，并通过无数次试错和迭代才能打磨出来的工艺品。

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我必须承认，这本书的阅读过程简直是一场意志力的考验，但我同时又不得不佩服作者在细节处理上的精妙手腕。这本书的叙事风格非常独特，它不像市面上很多科普读物那样，用花哨的比喻和生动的案例来“讨好”读者，而是采取了一种非常直接、近乎冷峻的学术笔触。这种风格的好处在于，它极大地保证了信息的纯粹性和精确性。我尤其欣赏它在处理[某个章节或方法]时所展现出的深度和广度。作者似乎把这个领域所有的重要分支都尽可能地囊括了进来，即便是那些在当代研究中似乎已经不太主流的早期模型，也得到了充分的尊重和详尽的介绍，这让我对整个学科的历史脉络有了更清晰的认识。翻阅此书的时候，我常常会忘记时间，沉浸在那些复杂的参数和边界条件的设定中，试图去揣摩作者设计这些实验或论证的初衷。它提供给我的不是知识的堆砌，而是一套完整的“思考框架”，让我学会如何去批判性地看待现有的一些解决方案，而不是盲目接受。

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对于任何想要系统性掌握[书名所涉及领域]精髓的人来说，这本书是不可或缺的“基石”读物。我的个人体会是，这本书的内容密度极高，几乎没有一句是废话，需要反复研读才能消化其所有的信息量。我曾尝试过跳过一些被我认为是“次要”的部分，结果发现很快在后面的章节中就遇到了理解上的障碍，这让我不得不回过头来重新啃那些“次要”的细节。这恰恰说明了作者的整体设计思路是高度一体化的，任何一个小的知识点都可能是后续更复杂结构的关键支撑。这本书更像是一部工艺手册，而不是散文集，它的语言风格是精确的、去情感化的，专注于传递信息本身的最大效能。在完成了对全书的学习后，我最大的收获是建立起了一种处理复杂信息流的“肌肉记忆”，这套记忆是工具性的、可迁移的，远比记住几个孤立的事实更有价值。我向所有对本领域有严肃追求的同行们强烈推荐它，前提是，请准备好迎接一场智力上的马拉松。

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天哪，我最近终于啃完了这本传说中的《[书名]》，说实话，它给我的冲击是全方位的，那种感觉就像是突然被扔进了一个完全陌生的、但又充满了逻辑和美感的迷宫里。首先，这本书在构建其核心理论体系时，展现出了一种近乎偏执的严谨性。从最基础的那个概念开始，作者似乎就没打算让读者有任何偷懒的空间，每一步推导、每一个定义，都像是用最精密的尺子量过一样。我印象特别深刻的是它对[某个领域的具体理论或概念]的阐述，那种层层递进的逻辑链条，看得我大汗淋漓，但一旦想通了，那种豁然开朗的喜悦感，绝对是其他轻松读物无法比拟的。它不是那种“给你答案”的书，它更像是一个老练的导师，逼着你亲手去解开每一个谜题，让你真正理解“为什么”是这样，而不是仅仅记住“是什么”。书中的图示设计也颇具匠心，虽然整体风格可能偏向传统学术，但关键节点的示意图往往一语中的，为理解那些抽象的数学模型提供了极佳的视觉拐杖。如果你指望快速浏览或者只是想找点轻松的背景知识，这本书恐怕会让你失望，因为它要求的是你全神贯注，将自己的认知结构进行重塑，才能跟上它的节奏。

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