发动机耐用性预估的通用方法

重复使用性是先进的运载火箭的一个基本要求。液体火箭发动机寿命预估已成为这些系统研制的主要问题。本文论述了发动机随工况、飞行次数和工作时间变化的酎用性预估方法。该方法的主要依据是研制试验的失效数据或非失效组件的结构分析。该方法可用于评估发动机寿命和功率权衡,并且评估提高寿命的改进措施。     

飞行加速度条件下绝热层烧蚀实验研究

为了深入研究固体火箭发动机在飞行过程中前封头内绝热层碳化烧蚀率增大的机理和规律，国内外学者设计和研制了多种实验装置。本文在概述各种实验装置的基础上，进行比较分析，认为用烧蚀发动机在旋转实验台模拟飞行加速度开展绝热层烧蚀实验研究是一种经济实用的方法。     

“阿里安”L5发动机的研制状况

“阿里安”L5是欧洲研制的最重要的中等推力级可贮存的二元推进剂发动机.它采用了多元件喷射器的设计原理,这种喷射器使用多个同轴喷射元件、一个燃料再生冷却燃烧室和一个辐射冷却的喷管扩展段.研制该发动机各部件所运用的技术与MBB-ERNO公司研制“阿里安”HM7液氧/液氢发动机时运用的技术相类似,但由于L5发动机的推进剂具有二元的基本特性,故现有的液氧/液氢技术只能部分采纳.对此MBB-ERNO公司提出了一项实验性计划来论证同轴式喷射器原理的可行性.L5发动机的研制工作包括整台发动机的设计及推进分系统的布局.叙述L5发动机的设计、性能和工作特性,以及研制状况,重点介绍目前正在研制的喷射器.     

应用技术卫星的远地点发动机总结报告

本报告记述了应用技术卫星(ATS)远地点发动机的设计、研制、鉴定和飞行试验。这一远地点发动机用来把 NASA 哥达特航天中心(GSFC)的 ATS 卫星从椭园轨道送入近同步轨道。总体对于燃烧过程中的推力向量和对燃烧前后的动平衡的要求都是很高、很严格的。所以研制阶段中主要问题是制造高精度部件。研制阶段试验中,安排了一系列试车,以进一步确定制造工艺,部件设计以及在模拟发射和宇宙空间环境条件下的发动机生存能力,并确定发动机的初步性能特性。鉴定试验由八发高空模拟试车组成,自旋速率100周/分,药温保持在.5℃或38℃,用来确定发动机准确的性能参数。     

SSME实时振动监测系统在先进发动机健康管理中的应用

介绍了由马歇尔太空飞行中心(MSFC)开发的实时振动监测系统(RTVMS)的工作能力,该系统用于航天飞机主发动机(SSME)高速涡轮泵振动分析和减轻破坏。在斯坦尼斯太空中心(SSC)的 SSME 静态试车中正在使用 RTVMS 系统,表明已具有了在发动机工作过程中进行实时振动分析和健康监测的能力。由这些数据可评估高速运转的涡轮泵主要健康指标的离散谱信号,以减缓潜在的灾难性破坏。监测潜在故障的指标可使 SSME 项目能够开发一种基于振动分析的数字化发动机健康监测系统,从而在航天飞机飞行计划历史上首次实现了一种发动机高压涡轮泵振动飞行红线预警。     

一种大型固体火箭发动机界面脱粘缺陷的无损检测方法

针对列装部队服役产品现场开展固体火箭发动机燃烧室界面粘接质量无损检测的需求,研制了一种针对大型固体火箭发动机燃烧室推进剂/衬层/绝热层界面脱粘缺陷的无损检测系统。该系统基于机电阻抗频率响应函数方法,由多通道高速数据采集设备、压电主被动传感晶片、激励装置和软件评估系统组成,利用激励装置敲击固体发动机壳体待测结构表面,通过Lab VIEW数据采集程序测得响应信号,根据机电阻抗频响波形特征及波峰数量判断界面脱粘缺陷。当燃烧室绝热层/衬层/推进剂界面结构完好时,频响函数曲线仅有一个明显平滑的主波峰,当燃烧室绝热层/衬层/推进剂界面出现脱粘缺陷时,频响函数曲线的波峰数量增加,呈现明显的锯齿波形状。该方法便捷高效,非常适用于大型固体火箭发动机总装后整体产品燃烧室界面粘接质量的快速野外排查,也可进行长期的燃烧室界面状态健康监测。     

航天飞机高性能固体火箭发动机

序言固体火箭发动机(SRM)是航天飞机固体助推器的一个部件。SRM的结构包括四个发动机段和一个单独的后出口锥组件。点火系统安装在前段内,可动喷管和后段相连。航天飞机每次飞行需用两台固体助推器,所以固体发动机应配对生产,然后由铁路运到发射阵地进行垂直装配。喷管有一柔性接头,用钢和橡胶薄板交替粘结而成,可提供达8°摆角的全轴向量控制。其控制靠每个助推器后裙处的两个液压动力装置驱动两个液压作动筒。 SRM是由Morton Thiokol(莫顿—锡奥科尔)公司在犹它州的Wasatch分部按照NASA马歇尔飞行中心的合同设计、研制和生产的。STS—7及其以前的各次飞行所用     

下一代歼击机雷达的AESA研制模型

提出一项旨在实现下一代歼击机雷达系统而正在进行的研制计划。研究的主要部分是设计、测试和评估一个约有100个有源辐射器的试验样机天线阵列。介绍了阵列结构和测试系统并给出部分初步结果。     

可控翼伞伺服机构（单电机）的微机控制

可控翼伞后缘有二组操纵绳，控制它可以改变翼伞飞行方向，实现定点回收。国内、外通常使用二个电机分别进行操纵控制。为了提高系统的性能指标，减少部件，探讨了单电机进行双边操纵的方案，设计了由微机，功率输出接口，电机参量输入传感器，操纵量和限位置数装置等组成的伺服控制系统。     

星系列发动机部件的空间老化研究

在NASA的长期暴露设施(LDEF)首次试验中,使用了星系发动机的材料和部件。试件经过5年又9个月的空间环境暴露后,和大气环境老化试件相比,质量略有损失,粘接强度稍有降低,推进剂正常硬化,喷管材料性能无变化.空间老化和地面真空老化研究的结果相类似,表明地面真空老化实验可提供发动机空间暴露能力评估的信息。LDEF实验获得的老化结果和星系发动机在196天金星飞行任务和15个月Magellan飞行任务中的结果表明,该发动机具有优越的空间暴露能力.     

大视场星光修正惯性导航半实物仿真系统设计

针对飞行实验成本高、难度大的问题,设计并实现了一种大视场星光修正惯性导航系统的半实物仿真试验系统。该系统采用轨迹发生器模拟生成飞行过程中导航传感器数据,利用真实星敏感器与IMU的静态输出获得器件误差,结合时间软同步完成信息采集,通过组合导航模块实现模拟飞行过程的组合导航解算。实验结果表明,该系统具有较强的灵活性和通用性,可在地面验证星光修正惯性导航算法性能,具有一定的工程应用价值。     

苛刻环境下使用的多功能薄膜传感器

本文描述了NASA格林研究中心开发研制一种最低程度介入的集成传感器的工作情况,该传感器是为了实现高温环境下实时应变、热流的测量.该传感器可封装为单一个体,可同时反映材料和组件的应力、应变等多种模式,这在发动机研制和确认阶段是非常有用的.一个主要的技术难题是把目前几种测量用的专一传感器结合起来,集成为单个的薄膜传感器.研究的最终目标是把传感器直接淀积(或生成)在发动机部件内部,或淀积在一个小而薄的基底膜上,可以把该膜粘贴在要测量的发动机组件上.目前已制造出了几个铂、铂-铑合金和氧化铝传感器样件,传感器安装在应力不变的氧化铝梁架上,在试验室进行了试验.本文讨论了设计、结构工艺及试验方面的技术难点,并列出了传感器的初步试验数据,同时还讨论了今后传感器的发展方向.     

光纤漏氢检测系统

目前,国外大型液体火箭发动机多采用液氢和液氧作为推进剂,这主要是因为液氢液氧的比冲高,也有利于环境保护。但是液氢是极危险的易燃、易爆物,因此,对液氢泄漏的准确检测一直是航天界所关注的研究课题。美国智能光学系统有限公司(IOS)与波音公司一起共同开发了世界上第一个光纤氢泄漏检测系统。该系统利用多点光纤传感器系统,解决了运载火箭内部及外部氢泄漏的实时检测问题。系统由低成本光源、作为传输介质的标准通信级光纤及易于制造的带有温度敏感指示器的光子管(optrode)组成。通过用光电子传感器代替电化学技术,系统具有下述优点:第…     

“西北风”导弹推进系统

“西北风”导弹推进系统由两级固体发动机组成:一台用于发射;一台用于飞行。本文介绍该推进系统的主要要求、设计特点和飞行发动机壳体的缠绕工艺,以及为验证发动机和研究该推进系统性能而在特定环境条件下所进行的全部试验。     

导弹飞行仿真系统可视化设计与实现

针对导弹设计中对飞行仿真数据和舵面、喷管等动态部件实时观察的需求,设计了一种以系统仿真、虚拟现实和可视化技术为基础的导弹飞行仿真系统,先通过弹体数学仿真模型计算得到飞行仿真数据,然后通过仿真管理部分对数据进行处理和保存,最后采用三维视景显示、二维弹下点轨迹和数据动态曲线显示等方式,实现了导弹飞行系统的可视化仿真.实验结果表明,系统能够实现导弹的实时飞行仿真,能够实时观测飞行仿真数据和弹体、舵面、喷管等部件的动态变化,为导弹设计与研制提供了直观、有效的仿真手段.     

航天简讯

ＳＢＩＲＳ -Ｈｉｇｈ通过关键性设计评估天基红外系统的高轨部分 (ＳＢＩＲＳ -Ｈｉｇｈ)通过了关键性设计评估 (ＣＤＲ)。评估表明ＳＢＩＲＳ -Ｈｉｇｈ符合客户方———美国空军的需求。美国空军相信 :利用ＳＢＩＲＳ -Ｈｉｇｈ的设计将比以往任何时候都能更快、更准确地检测并报告红外 (目标 )事件的发生 ;同时还为下一代天基卫星监视系统奠定了基础。ＳＢＩＲＳ计划是由多个空间部件和１个正在发展中的地面部件所组成的综合性的“由系统组成的系统”。该计划分３个阶段进行。第一阶段 ,在２００１年下半年评估该系统的初始使用性能 ,这…     

视景增强系统模拟与实验结果

当今的飞行员必须应付越来越复杂的情况。在民航方面，最关键的任务是进近着陆和滑行，尤其是在恶劣的天气条件下，飞行人员的工作负荷很大。因此，DLR的飞行导引研究所提出了视景增强系统（EVS）的概念，它能提高飞行员的工作效能，增强安全度、还能给飞行员提供完善的态势感知。在本文之前，Doehler和Bollmeyer曾于1996年在所著的“用于障碍探测和视景增强的成像雷达的模拟”一文中给出了这一概念的几个单元。本文概述了DLR的视景增强概念以及研究方法（包括模拟和实验评估两部分）。首先介绍了用于视景增强研究的驾驶员在环路中模拟环境。采用对成像传感器（成像雷达与红外成像传感器）的实时模拟来补充现有的固定基地飞行模拟器。采用数据融合方法组合的不同等级的信息（如地形模型数据，经过处理的由传感器获取的信息、飞机状态矢量与经数据链传递的信息等）来产生增强的景像显示。本文的第二部分将给出一些实验结果。通过与Damiler Benz航空传感器系统公司合作，将毫米波成像雷达样机安装到试验车和试飞机上。迄今为止，这种复杂的HiVision雷达是性能最好的全天候传感器之一。本文示出了采用这一传感器所获得的图像，以及基于数字地形模型的数据融合处理的结果。最后给出一个短的录相片来结束本文。     

以RD——0120发动机为基础的可重复使用火箭动力装置

美国和俄罗斯在国际上首先开展了低成本运载有效载荷到轨道的研究工作。政府和火箭承包商正在论证和研究未来低成本运载火箭的关键特性,低成本运载火箭的两个关键特性是火箭的可重复使用性和火箭发动机的可操作性。由化学自动化设计局设计生产的 RD—0120 LOX/LH_2发动机已经分析验证了的高性能和先进的可重复使用性,使它成为可重复使用运载火箭(RLV)动力装置的关键候选对象之一。这个高室压(21.86MPa)、高性能(真空比冲4466.9m/s,真空推力1961.67kN)的分级燃烧发动机已经在能源号重型运载火箭上成功地完成了两次飞行。研制期间,发动机的长寿命、推力范围、节流和连续工作时问等特性都经过了验证。这些都是低成本、高可靠、可重复使用推进系统的要求。双组元的 RD—0120发动机通过更换富燃预燃室和增加一个煤油涡轮泵也可以很容易的改造为一个可靠的低成本三组元发动机。为了验证这个双组元发动机高的可操作性和可重复使用性,一个由航空喷气公司、化学自动化设计局和 NASA 马歇尔空间飞行中心合资生产,用于可重复使用运载火箭和单级入轨火箭动力装置的国际计划及三组元发动机可能的关键特性设计正在进行。本文对现在的 RD—0120发动机可操作性和重复使用性的改进进行了阐述。而且对如何更进一步地改进,使 RD—0120发动机成为可重复使用运载火箭推进系统的理想候选对象进行了研究。另外,已经草拟了研制三组元的 RD—0120发动机的研制计划,主要是一个高置信度的飞行演示火箭。     

遥测信号动态仿真装置

YJ-3 42遥测地面设备的校验信号源只能提供固定电平的模拟校验信号 ,不能提供动态仿真遥测信号 ,故不利于遥测设备操作手训练。从图 1中看出 ,欲使设备具备仿真训练功能 ,必须对校验信号源进行技术改造。我们按照遥测数据的格式和产品飞行时的各种动作程序 ,设计和研制了一台“遥测信号动态仿真装置”,并改造 YJ-3 42遥测地面设备有关部件 ,产生仿真遥测信号。1　装置的硬件在该装置研制过程中 ,对原校验信号源硬件电路要尽可能少改动 ,最好只改动 PPK单片机系统模板 ,以免带来负面影响 ;硬件电路改动后 ,不得影响原系统的技术状态和工作…     

美国智能光学系统公司研制光纤氢泄漏检测系统

美国智能光学系统公司 (Intelligent Optical Systems Inc.)与美国国家航空航天局 (NASA)签订 60万美元合同 ,继续研制运载火箭光纤氢泄漏检测系统。2 0 0 1年 5月 14日 ,波音公司在 NASA斯特尼斯 (Stennis)空间中心进行的德尔它 - 4运载火箭静态点火试验中 ,在世界上首次验证了该系统。光纤氢泄漏检测系统利用多点光纤传感器系统 ,解决了运载火箭内部及外部氢泄漏的实时检测问题 ,该系统由低成本光源、作为传输介质的标准通信级光纤和易于制造的带有温度敏感指示器的光子管 (optrode)组成。与电化学技术相比 ,光电子传感器具有三优点…