垂直发射巡弋飞行器总体设计方法研究

垂直发射巡弋飞行器采用由固体火箭发动机与涡喷发动机组合而成的动力系统,飞行器与动力系统一体化设计更为复杂。本文提出双质量迭代算法,通过装药质量与燃油质量的迭代计算实现垂直发射巡弋飞行器总体参数初步设计,对飞行器与动力系统的一体化设计问题进行研究,基于典型任务剖面分析了关键设计参数对于飞行器总体性能的影响规律。结果表明,飞发集成引起的涡喷发动机推力损失系数和固体火箭发动机推重比均会对飞行器总体性能产生重要影响,当推力损失系数在0.2以下时,该系数每提高0.05,起飞质量增大约3%,涡喷发动机的最大推力指标提高约5%。在总体方案设计时应尽可能降低涡喷发动机推力损失系数,并将固体火箭发动机推重比控制在4～8的范围内。     

用于热机的固体润滑剂

航天飞行器和高效能发动机对润滑剂的热氧化稳定性有很多严格的要求,因此,研制一种新的润滑剂——固体润滑剂势在必行.某些固体能起润滑作用,但是,已知的单一固体润滑剂不能适用于整个的轴承/密封温度范围.为适用于最高工作温度,需要预先采用一些新技术.因此,着重研制能自身润滑的复合材料,包括两种或多种固体润滑剂,以便用于宽广的温度范围.有两种典型固体润滑     

欧美固体火箭冲压发动机研制

详细介绍了欧美固体火箭冲压发动机的发展过程和研制情况,以及欧洲"流星"导弹用固冲发动机和美国"变流量火箭冲压发动机-飞行器概念"演示项目的研制和试验情况,并对固冲发动机关键技术的进展进行了分析.     

通向月球、火星的又一桥梁——世界上最大的固体运载火箭M-5

M-5是世界上最大的固体运载火箭,也是日本M系列运载火箭的第6种改型,其总研制费达1.67亿美元。由于它的运载能力大,因此,可向近地轨道发射小型科学卫星,也可向月球发射有效载荷或发射星际有效载荷。目前,日本还在研制M-5的改型,并拟用飞机将它带到空中发射     

消息三则

1.法国在陆基型SA90防空体系方面,将于1996—1997年间用新导弹取代霍克.航宇公司准备用Aster30,以固体火箭发动机为动力;马特拉公司准备用SAMAT3与之竞争.这种导弹用火箭助推的冲压发动机为动力.海军短程点防的防空体系SAN90,将采用固体火箭发动机的垂直发射导弹.航宇公司的Aster12与马特拉公司的SAMAT2竞争.     

日本火箭发动机喷管用C/ C 复合材料

介绍了C/C复合材料在日本固体火箭发动机喷管的应用情况,主要包括卫星远地点助推发动机用螺旋形状碳布铺层的2D-C/C扩张段、固体助推器及固体运载用3D-C/C喉衬.2D-C/C扩张段采用黏胶丝基碳纤维成型,M-V固体运载一级发动机C/C喉衬采用碳纤维三向正交圆筒编织结构,热等静压-石墨化致密,外径Ф1100 mm,密度达1.95 g/cm3.C/C复合材料在固体及液体火箭发动机喷管延伸出口锥的应用是未来的发展方向.     

火箭-冲压发动机推进的单级人轨飞行器引人注目

将来空间运输的许多计划曾对先进的氢和碳氢发动机用于单级入(SSTD)轨进行了广泛的研究.另外,空气喷气发动机具有比火箭发动机高得多的比冲特性,用它作为将来空间运输体系的动力一直就有浓厚的兴趣.最近,英国航天局的HOTOL-计划就采用了这种动力装置.不久的将来,用火箭-空气喷气发动机推进系统发射飞行器具有极大的潜力.     

我国台湾省研制固体发动机和冲压发动机的战术导弹

台湾省中山科学研究院现在正在进行三种型号的战术导弹研制工作,这些导弹全部采用自行研制的动力装置.1.短程空空导弹(AAM)以固体火箭发动机为动力.该导弹类似美国响尾蛇AIM-9L导弹,已于1986年5月18日进行了点火试验,用F-5E战斗机发射,成功地击中靶机.估计今年12月前完成此型号研制工作.中程空空导弹预计1989年7月完成.     

基于SABRE技术的高超声速预冷飞行器应用分析

结合热力循环过程建模和数值模拟分析方法,构建了基于SABRE技术的佩刀发动机方案并对发动机特性进行分析。根据发动机模态特点和特性优势,综合文献资料,对佩刀发动机的飞行器应用方式进行了分析。分析认为,佩刀发动机有希望为多种飞行器应用方向提供动力,包括为临近空间巡航飞行器和亚轨道载荷发射/投放、空天入轨等飞行器提供动力。     

全世界对冲压发动机又产生了兴趣

截止90年代初,世界上已有六种冲压和火箭冲压组合发动机的导弹得以应用.包括两种第一代导弹,即英国的警犬(Bloodhound)和中国的HY-3/C101.两台并联工作的冲压发动机位于弹体后部,采用可分离的固体火箭助推器将导弹加速到冲压发动机开始工作点.由于此种导弹既庞大又笨重,大多限于面对空型.美国曾研制和使用过的波马克导弹已在20年前退役.英国的警犬将进入第四个十年服役期.中国直到80年代才开始制造、使用HY-3/C101导弹.     

发展中的航空航天部第三十一研究所

航空航天部第三十一研究所创建于1962年,随着我国国防建设事业的发展,目前已发展成为冲压发动机、固体火箭发动机、固体火箭-冲压发动机、弹用涡喷涡扇发动机等研究、设计、试验和小批量生产的综合性战术导弹动力装置研究所.全所职工千余人,其中研究员、高级工程师300余名,工程师300余名并有国家级有贡献的科学家.经国务院批准为航空发动机、火箭发动机专业硕士学位授予权单位.     

临近空间固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化

针对临近空间多级固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化问题,提出一种基于序列代理优化的高效设计方法。为了准确计算发动机的性能特性,对发动机进行了几何参数化建模,并针对复杂装药的燃面计算,提出了基于移动四面体的燃面计算算法。为了准确评估飞行器的最大航程能力,采用自适应Legendre-Gauss-Radau伪谱法获得给定发动机设计方案下的最大航程。为了提高发动机与轨迹一体化设计优化效率,提出了基于Kriging代理模型的多采样点高效全局代理优化算法,并进行了数值验证。计算结果表明：该优化方法收敛速度快,相比传统参数优化算法可以显著减少耗时目标函数和约束函数的计算次数,并能够有效地实现临近空间多级固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化。     

并联式涡轮冲压组合发动机安装性能数值模拟

为了研究涡轮基组合循环发动机的安装性能,基于美国Georgia大学工程技术研究中心提出的HSF高速飞行器,选择并联式涡扇-冲压组合发动机方案作为研究对象.采用数值模拟方法,研究了并联式涡扇-冲压组合发动机的工作模式转换点的确定方法,以及模式转换过程中气动参数变化和几何调节规律,建立了适用于并联式涡轮基组合发动机的进排气系统安装损失计算模型及安装性能计算模型.研究表明,通过几何和发动机供油规律调节,可保证在推力连续的准则下完成工作模式转换,发动机的安装性能满足飞行器的要求.     

固体火箭冲压发动机的应用前景

固体火箭冲压发动机具有冲压式发动机的一般优点:长距离飞行、维持超音速、甚至在飞行终端阶段都能实现高g机动飞行.当从后勤方面考虑液体冲压发动机不适用时,和固体冲压发动机的性能及机动性不能满足要求时,固体火箭冲压发动机则具有明显的优势.由于它的能量高、可靠性好,因而非常适合于军事用途.在下一代、长距离战术导弹中,固体火箭冲压发动机的应用具有广阔的前景.在美国和苏联进行了一系列的飞行试验后,七十年代后期和八十年代初,法国和西德又分别进行了多次飞行试验.据透露,日本也将在1986年10月前后进行飞行试验.研制工作很活跃.     

导弹/固体火箭发动机一体化设计

本文以两级推力固体火箭发动机为动力的某空-空导弹作为算例,研究了导弹/固体火箭发动机一体化设计的问题.为此,建立了固体火箭发动机的能量模型、质量模型和导弹与目标的数学模型.利用优化理论,成功地完成了九个设计变量的优化问题.优化结果表明,导弹的起飞质量减轻23.3kg(约占总重的9%).     

涡扇发动机轴对称分开和混合排气系统红外辐射特征的对比

用数值模拟的方法对比研究了涡扇发动机轴对称分开和混合排气系统的红外辐射特征.排气系统的流场采用商业软件进行模拟,红外辐射特征采用根据反向蒙特卡洛法自主开发的软件进行计算,计算分析了两种排气系统在3~5μm波段红外辐射的空间分布以及喷管内不同固体部件在探测方向上的辐射贡献.在红外辐射特征计算过程中,考虑了喷管内壁的发射和反射以及燃气组分二氧化碳、水和一氧化碳的吸收-发射等影响.结果表明:两种排气系统红外辐射的空间分布特性不同;混合排气喷管的积分辐射强度在方位角为0°~10°时大于分开排气喷管,在其他方位角范围内均小于分开排气喷管.      

双推进剂端面燃烧发动机的燃烧特性和弹道性能

端面燃烧发动机的药型简单、装填密度也高.但是这种装药燃烧室有很多不利因素,所以端面燃烧仍较少采用.如今保护金属壳体而加厚隔热层,致使总的性能下降;为了使低空发射的飞行器具有足够的加速度,需要高比冲和高燃速推进剂,而高燃速复合推进剂的压力指数一般都大,使推进系统在燃烧室压力变化时反应很敏感.双推进剂药柱方案(图1),可以克服端面燃烧发动机的弱点.     

组合循环发动机飞机/发动机性能一体化分析

采用飞机/发动机一体化分析方法,开展了两种典型组合循环发动机方案（方案一为涡轮/亚燃冲压/双模态超燃冲压组合发动机，方案二为涡轮/引射冲压/双模态超燃冲压组合发动机）总体性能对比研究。基于给定的马赫数为65巡航的高超声速飞行器的飞行任务需求,进行了约束分析与任务分析,优选出满足约束条件下的飞行器起飞推质比和机翼载荷,得到了相应的飞行器起飞总质量和海平面起飞推力,并进行了两种方案的对比研究。结果表明:在完成相同的飞行任务下,方案一的起飞总质量与方案二相当,前者比后者减小了26%；方案一的起飞推力比方案二高出103%；基于涡轮发动机水平,方案一和方案二分别需要采用两台海平面起飞推力为129kN和119kN量级的涡轮发动机。此外,飞行器起飞总质量随巡航距离增加而显著增加,巡航距离为4000km时,两种方案的起飞总质量将达到85t左右。      

“尾刺”导弹推进系统

“尾刺”导弹推进系统由发射发动机和主发动机两部分组成。发射发动机壳体材料为300号马氏体时效钢。主发动机为单室双推力装药,壳体材料也为300号马氏体时效钢。主一级药柱直接浇铸在发动机壳体中(壳体由绝热材料进行热保护),主二级药柱自由装填形式,药柱中加有三根银絲。主装药都是加铝粉端羧基丁二烯固体复合推进剂。     

波音737飞机发动机控制及指示技术的发展

装于波音737-700/800飞机上的CFM56-7发动机与装于波音737-300/400/500上的CFM56-3型发动机既相似又有发展,而从3型发动机到7型发动机的改变体现了发动机控制模式的变化。本文分别阐述了两种发动机的具体控制和指示方式。