NASA在研究航天飞机主发动机用的新材料及新工艺

航天飞机主发动机(SSME)一种可重复使用的空间发动机系统,是现在使用的最为复杂的地面-轨道发动机系统。基于美国最近几十年的空间运输将依赖航天飞机及其衍生型号,美国航空航天局正实施一项研究计划,为有组织地推进可重复使用空间推进系统建立技术基础,其中也包括先进的材料和工艺的开发及评价。     

涡轮泵故障检测系统

1引言随着可重复使用运载器(RLV)的出现与发展,要求涡轮泵具有较高的可重复使用率,因此,它的故障检测与状态监控工作也变得越来越重要[1]。马歇尔飞行中心(MSFC)和波音-加州坎诺加帕克(BCP)正在研究航天飞机主发动机(SSME)涡轮泵的先进实时振动监控系统(ARTVMS)[2]。我国也针对     

含故障统计相依组件的多态复杂系统故障树分析

为精确评估可重复使用火箭发动机系统可靠性,采用带约束变量的布尔算法将状态分析与故障树分析恰当结合,从而对含故障统计相依组件的复杂多态可重复使用火箭发动机系统进行可靠性分析.以航天飞机主发动机（SSME）为研究对象,对管路多态性及预燃室和涡轮泵之间的故障相依性进行深入研究.结果表明:该布尔算法能够很好地消除组件统计相依性从而简化复杂多态系统故障树,组件之间失效相依性对系统可靠性影响较大,因此需要加强组件多态及相依性的研究来获得更精确的系统可靠度.      

航天飞机主发动机健康监控技术

美国航天飞机主发动机(SSME)的健康监控系统具有目前液体火箭发动机健康监控技术的先进水平.近年来围绕SSME的健康监控问题开展了大量、广泛的研究工作,这些研究标志着液体推进技术的一个新的发展方向.本文综合评述了在这一新的研究领域里所取得的最新进展.     

《推进技术》1987年度总目录

＄】m — —航天飞机动力装置专辑—— 航天飞机动力系统方案探讨…………………………………·。…………………·楼东堡(2) 空气喷气发动机在空间运输系统中的应用………·二……………………………张克勋(9) 固体火箭发动机在航天技术中的应用…………………………………阮崇智 张德雄(16) 美国航天飞机主发动机(SSME)研制概况………………·,…………………·王克昌(24) 航天飞机轨道机动发动机方案探讨………。……………………………………··丁丰年(29) 航天飞机液体推进剂的选择问题…………·二……………………………………·…     

重复使用轨道器的若干关键工艺材料问题

本文借鉴美国航天飞机和国外研制第二代重复使用轨道器对主发动机系统、主推进剂贮箱、防热系统的材料选择以及有关的关键工艺问题进行了探讨。 美国航天飞机发动机所出现的故障中,尤以燃料管产生裂纹最为突出。由此可见,为确保轨道器重复使用,对各零部件正确选材并选择合理的加工工艺以使其有足够的强度与寿命是极为重要的。     

关于高压补燃发动机

液体火箭发动机采用高压补燃系统,可以最大限度地利用燃料的化学能,是第二代航天技术动力装置的发展方向.本文介绍了可贮存推进剂发动机高压补燃系统的特点和有关的技术问题.     

半开式富氧补燃混合循环发动机方案研究

针对未来航天主发动机的应用需求,提出了一种燃料供应系统采用开式循环、氧化剂供应系统采用分级燃烧闭式循环的半开式富氧补燃混合循环发动机系统方案,综合分析了这种新型混合循环发动机所能达到的比冲性能,对比分析了新型混合循环发动机作为可重复使用航天运载器主发动机相比于开式循环和常规补燃循环、全流量补燃循环发动机的优缺点,针对推力为100t级的液氧煤油混合发动机的系统进行计算和分析。结果表明,新型混合循环发动机在主燃烧室压力26.5MPa下,海平面比冲可以达到303s,可以以较小的比冲性能损失为代价,实现涡轮泵介质相容、有效提高发动机设计裕度。     

消息几则

(一)日本三菱电机公司正在进行若干项新技术研究,其中包括先进的推进系统:一种氙为燃料的高性能离子发动机(Melco),其比冲为31250m/s.它将于1992年用于H-2助推器发射的工程试验卫星ETS-6上.(A·W.＆S·T.86.8.)(二)1986年在英国法恩巴勒航空展览会上展出几个未来航天飞机的概念模型.西德MBB公司的Sanger是两级有翼的航天飞机.第一级是一架驮运飞机,是未来高超音速的航天飞机前身,第二级是叫做Horus的火箭发动机推进的飞机,在35km高度M为6.     

美国航天飞机主发动机(SSME)研制概况

本文概要介绍美国航天飞机主发动机的性能,研制过程中出现和解决的技术问题,还介绍了进一步提高该发动机性能的方案和技术途径.     

超燃冲压发动机的验证器

超燃冲压发动机的验证器根据德国研制桑格尔两级可重复使用航天飞机用混合循环涡轮／冲压吸气式推进系统的一项计划的第１ｃ阶段计算，德国航空航天公司所属ＭＴＵ公司正在建造全冲压推进地面试验验证器。该验证器称为ＴＤＲ５００，长度为７ｍ，具有一个可变喉道面积的矩...     

液体火箭发动机健康监控系统中的传感器技术

综述了美国航天飞机主发动机健康监控系统（HMS）的传感器技术，并对我国推进系统HMS的传感器技术的发展策略提出了建议。     

基于模糊故障树和因子化分析的重复使用火箭发动机失效模式

为确定发动机薄弱环节,指导重复使用火箭发动机可靠性设计,以航天飞机主发动机为研究对象,通过模糊故障树分析法和因子化分析法对发动机主要组件的关键失效模式进行研究.结果表明:模糊故障树分析法给出关键重要度最高的底事件为由剥落、凹坑、磨损和腐蚀致高压氧化剂涡轮泵的轴承失效;因子化分析法通过考虑风险、时间和概率3种因素综合评估出发动机系统中的综合因子最高的失效模式为涡轮叶片失效.      

金属燃料/水冲压发动机一次进水试验

介绍了金属燃料/水冲压发动机试验系统,采用非壅塞式构型实现了镁基金属燃料发动机一次加水后稳定燃烧,试验中进水流量稳定,补燃室与燃烧室压强变化相同.试验研究了一次水燃比和燃料燃速对发动机燃烧性能的影响,试验结果表明:当一次水燃比在一定范围内变化时,发动机燃烧效率和喷射效率随水燃比增加而先增加后减少;增加燃料燃速可提高发动机燃烧效率和改善发动机工作性能,但燃速增加需满足发动机长时间工作需求.      

美国正在实施的几项新型运载火箭发动机计划

美国NASA和空军的几家研究试验机构正在着手对几种火箭发动机进行关键性的试验.这些试验将加快NASA的X-33和X-34有翼试验火箭及波音公司的“德尔它”4渐进一次性运载火箭(EELV)将要使用的三种先进低成本推进系统的研制.这也是2O多年中美国首次研制新的大型火箭推进系统.7O年代末,美国研制了航天飞机主发动机(SSME),此后再没有实施过大型火箭发动机研制计划.新发动机研制试验计划将使NASA马歇尔航天飞行中心、斯坦尼斯航天中心和空军研究实验室推进部的推进技术研究试验再度活跃.     

整体式固体火箭冲压发动机在面空导弹上的应用分析

整体式固体火箭冲压发动机在面空导弹上应用具有比冲高、质量轻、可全程主动攻击、使用维护方便、成本低等优点.而进一步提高发动机可用攻角、采用BTT技术、调节主级燃料流量和采用高能贫氧推进剂还可大幅度地提高以这种发动机为动力的导弹性能.     

发动机喘振裕度自适应控制

本文研究飞行 /推进系统一体化控制中的发动机喘振裕度自适应控制。通过一定的控制作用 ,使发动机在所有飞行条件和工况下都保持一定的喘振裕度 ,从而充分发挥发动机的潜力。将发动机大偏差模型、进气道及飞机模型综合在一起 ,构成飞机 /推进系统一体化数学模型 ,以进行发动机自适应控制的仿真。计算机仿真表明 ,发动机自适应控制具有很好的性能效益 ,例如在飞行高度 H=10公里 ,飞机由 Ma=0 .65加速到 Ma=0 .90 ,在采用自适应喘振裕度控制后 ,双发动机推力提高 16 ,飞机加速时间缩短 2 3 ,大大提高了飞机性能。     

美国航天飞机主发动机试验故障概况

航天飞机主发动机被誉为迄今为止所研制的最先进、最复杂的液体推进剂火箭发动机。它采用液氢、液氧推进剂,不仅推力大、比推力高,且可重复使用50余次,总工作时间长达27000秒;其动力循环系统、部件结构设计、材料工艺选择、控制系统线路均较繁杂,采用许多新型设计、材料和工     

重复使用液体火箭发动机用材料及工艺研究进展

系统梳理了国外几种典型的可重复使用液体火箭发动机用材料及工艺情况,着重介绍了氢氧火箭发动机、液氧/煤油火箭发动机、液氧/甲烷发动机等可重复使用液体火箭发动机的推力室、涡轮泵、喷管等关键构件材料选用及成型工艺情况。分析各种液体火箭发动机性能需求及结构特点,探究关键材料及工艺技术发展趋势,对比国内可重复使用液体火箭发动机材料及工艺研究现状,为后续可重复使用液体火箭发动机材料及工艺技术发展方向提供思路。     

液体火箭发动机推力室复合冷却流动与传热研究

为了预测液体火箭发动机推力室的复合冷却性能,建立了推力室再生冷却通道和超临界氢的三维仿真模型以及推力室内燃气和超临界氢膜的轴对称二维仿真模型。通过边界耦合发展了液体火箭发动机推力室复合冷却流动与传热的数值仿真方法。对航天飞机主发动机推力室内部燃气、超临界冷却膜、室壁和再生冷却剂进行了流动与传热耦合计算仿真研究。研究表明,仿真方法可较好地预测推力室燃气及再生冷却剂的流动和传热,计算得到航天飞机主发动机的燃气侧壁面最高热流密度为129MW/m2,最高壁温为885K,冷却剂温升为192K,压降为8.8MPa,结果与已有数据吻合较好。模型和仿真方法可用于液体火箭发动机推力室冷却系统传热计算和冷却结构的优化设计。