航天运载固体发动机的应用研究

本文提出了固体发动机用于航天运载的两个方案:全固体方案和液体芯级固体助推方案.对固体火箭发动机的可靠性、安全性和成本等问题作了详尽讨论,并与液体火箭发动机作了比较.     

固体火箭——价廉而可靠的航天运载动力

固体火箭用于航天飞行已有近30年历史。30年来美国航天发射的历史记录表明,固体火箭发动机工作可靠性相当于或优于液体发动机,研制成本和使用成本则低于液体发功机,因而获得了广泛的应用。当前美国政府正组织航天界积极探索进一步降低运载火箭的成本和提高其可靠性,要实现这一目标,无论对固体技术还是液体技术来说均需进一步提高和发展,但采用固体系统,技术上易于实现,所需投资较低。固体火箭在下一代先进的运载系统中将继续发挥重要作用。     

固体火箭发动机技术发展综述

火箭发动机的研制始终是推进航天技术和探索未知空间的重要支柱,固体火箭发动机以成本低、可靠性高等特点,常被选作推进系统,针对航天工程中火箭运载、在轨维修和精确制导等技术的需求,重点梳理了多年来美国、俄国、日本、欧洲和中国固体火箭发动机的研究进展与成果。以火箭运载和精确制导为临界点,将固体火箭发动机进行大小型区分,基于整体式和分段式的特点,列表对比了大型固体火箭发动机的长度、直径、推力等重要技术参数。沿着时间的发展主线,概述了小型单/双脉冲固体火箭发动机的工作原理、结构参数、飞行测试结果等。通过对比国内外的研究成果,揭示了国内固体火箭发动机发展的技术差距,提出了固体火箭发动机发展的关键技术。     

认真编制试验规范 提高型号试验质量

概述了四院401所十多年来编制固体火箭发动机试验规范的情况,重点阐述了固体火箭发动机研制中在提高参数测试精度、测试系统工作可靠性和使发动机试验操作走向规范化等方面实施这些试验规范所起到的积极作用,同时谈了编制试验规范工作的体会。     

中国航天用几种固体火箭发动机简介(一)──FG-02长征一号运载火箭第三级固体发动机

中国早在６０年代中期就已开始研制航天用固体火箭发动机，并于１９７０年首次应用于中国东方红一号卫星的发射，迄今已成功研制和应用了多种不同的固体火箭发动机。这些固体火箭发动机技术性能及应用的情况表明，中国航天用固体火箭发动机具有优良的性能和良好的可靠性，...     

航天飞机固体火箭发动机设计评述

为航天飞机固体火箭发动机的研制制定设计条件是很必要的,这些设计条件具有三个新颖独特的特征: (1)固体推进系统首次用于载人宇宙飞行。 (2)航天飞机固体火箭发动机是当今最大的固体火箭发动机。 (3)固体推进系统首次设计成可回收修复并重复使用。这些新颖的特征规定了在航天飞机固体火箭发动机研制中,需要采用以往的成熟工艺及制造方法,保证可靠性是头等重要的。本文评述了航天飞机固体火箭发动机,从用于STS-1飞行的原设计到目前研制的新一代固体火箭发动机。这种新一代固体火箭发动机采用了石墨环氧纤维缠绕壳体。     

中国航天用几种固体火箭发动机简介(一)——FG-02长征一号运载火箭第三级固体发动机

中国早在60年代中期就已开始研制航天用固体火箭发动机,并于1970年首次应用于中国东方红一号卫星的发射,迄今已成功研制和应用了多种不同的固体火箭发动机。这些固体火箭发动机技术性能及应用的情况表明,中国航天用固体火箭发动机具有优良的性能和良好的可靠性,一些方面已达到国际先进水平。从本期起,本刊将转载《固体火箭技术》杂志的有关内容,陆续向读者介绍6种由中国航天工业总公     

飞航导弹固体火箭发动机标准化工作研究

固体火箭发动机是飞航导弹的主要动力装置,具有体积小、重量轻等特点,是导弹不可或缺的组成部分,可根据导弹的射程和飞行弹道形式来选择所需固体火箭发动机的类型。文章分析飞航导弹固体火箭发动机组成与特点,研究飞航导弹固体火箭发动机在设计、材料、推进剂、试验等研制中的标准需求,提出今后标准化工作的工作重点和方向的建议。     

远距离发火装置在发动机试车中获得成功

航空航天部第四研究院四十一所研制的固体火箭发动机远距离发火装置,1989年12月在两发发动机试车中连续获得成功。这种比较完备的安全点火技术在发动机试车中应用,在我国尚属首例。它可以大大提高点火系统的安全性及工作可靠性,推广应用之后,将使我国固体火箭发动机的点火技术提高到新的水平。     

固体火箭发动机应用无损检测技术的情况

前言固体火箭发动机是供各种运载火箭和导弹作动力装置使用的。由于火箭和导弹必须具有高度的可靠性,因此对发动机及其零部件的可靠性也提出了十分严格的要求。固体火箭发动机是一次使用的产品,而且一旦点火,难以中途停车。固体发动机必须有较高的质量比,设计时不能采用过大的安全系数。固体发动机从制造到使用往往要经历各种工艺加工、贮存、运输、装卸、艇载等过程,要经受各种地面和飞行中的环境条件的考验。在这些过程中发动     

下一代运载火箭将采用固液混合助推器

目前美国正在开发研制下一代运载火箭用的捆绑式固液混合助推器,以提供送入低地轨道更大范围的有效载荷能力(9～22.68t)。据称,固液混合火箭发动机将能解决使用固体发动机所面临的制造、操作方面的许多安全和环境问题。液氧/HTPB混合火箭发动机的比冲(I)基本上与液体发动机的相等,但超过在相同设计条件下所有固体火箭发动机的比冲。美国火箭公司研制固液混合发动机的经验表明,与固体或液体发动机如此,混合发动机的生产成本可降低30％,研制成本降低50％。     

有关固体火箭发动机的两组统计数据

据资料报道,就典型的固体火箭发动机来说,美国对自己的研究历史作了统计分析后,得出以下两组数据: 1.在固体火箭发动机总成本中,推进剂成本占34％,壳体成本占25％,喷管成本占20％,绝热层成本占8％,点火器成本占1％,装配检测成本占8％,其它成本占4％。 2.固体火箭发动机的成功率为96％,事故率为4％。在事故中,研制发动机占79％,鉴定发动机占18％,批生产发动机占3％。     

发动机后封头和喷管合一的固体导弹

整体式级间方案(Intergrated Stage Concept,此文简称新方案) 的特点是将发动机后封头和喷管合为一体。这种设计方案可以改善多级固体火箭的性能,充分利用推进系统的容积,提高发动机的可靠性,并降低它的制造成本。     

固体火箭发动机加延时间试验的可靠性增长Bayes分析

针对含有加延时间试验的固体火箭发动机研制过程,将Mazzuchi-Soyer可靠性增长模型用于此类研制试验的可靠性分析,扩展了模型应用范围。首先,采用威布尔分布描述发动机可靠性随试车时间变化,经过一定的数学变换后,采用Mazzuchi-Soyer可靠性增长模型融合了先验信息和各阶段试验信息,给出了研制试验结束时产品可靠性的联合后验分布;然后,利用Gibbs抽样算法解决了后验推断计算问题,最终得到了各阶段产品可靠性的Bayes点估计和区间估计;最后,给出了产品可靠性增长分析实例,表明了模型的优越性。     

基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化

固体运载火箭设计属于典型的多学科设计问题,为提高同体运载火箭设计水平和缩短研制周期,提出了基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化方法.建立了固体运载火箭多学科系统分析模型,以卫星轨道设计计算得到的运载火箭关机点参数和最小火箭起飞质量为设计准则.采用物理规划方法构造系统级火箭总体设计优化模型,以发动机总体性能指标为设计准则,采用物理规划方法构造子系统级发动机设计优化模型.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足火箭运载能力的各级固体发动机最优设计结果,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力-时间曲线.     

液体火箭发动机研制中的可靠性工作

在液体火箭发动机研制中,如何提高可靠性是一个极其重要和令人关注的问题。本文重点论述在液体火箭发动机的整个研制过程中,特别是在设计过程中的可靠性工作。其中包括:故障模式及预防措施;可靠性设计评审;以及可靠性验证和可靠性增长监测等。     

欧洲航天的发动机——法国斯奈克玛公司

法国国营飞机发动机研究制造公司(SNECMA,简称斯奈克玛公司)是一家航空航天动力装置研制生产厂家,在欧洲航天推进领域起着举足轻重的作用。它承担了欧洲阿里安1～4型火箭各级以及液体助推器所用的推进系统的设计和研制工作,为阿里安火箭在世界商业发射市场上抢占领头羊的位置起到了至关重要的作用。到1999年6月为止,由6种型号组成的阿里安4型火箭已生产了120多枚。在新—代阿里安5重型运载火箭项目中,该公司负责研制生产低温主级的推进系统。阿里安5所用的 MPS 固体火箭发动机则是由斯奈克玛公司和意大利菲亚特航空公司的合资公司欧洲推进公司研制和生产的,从而充分利用了斯奈克玛公司在长期为法国战略导弹研制固体发动机的过程中积累的经验。目前斯奈克玛公司还在为阿里安5的改进型火箭——阿里安5 研制ESC-A(使用阿里安4的 HM7B发动机)及后续型号 ESC-B(使用推力147千牛的全新式低温发动机)低温上面级的推进系统。这两种上面级具有很高的通用性,将有利于降低研制成本。除用于运载火箭外,斯奈克玛公司生产的推进系统还用于卫星的远地点变轨、姿态控制和轨道控制。     

液体火箭发动机替代固体捆绑式火箭发动机助推器研究

本文将讨论应用简单的挤压式液体火箭发动机助推器替代现有固体捆绑火箭发动机的可能性,并且探讨如何制造同固体火箭发动机相同经济效益的火箭发动机,而不出现固体火箭发动机的安全和操作缺限。固体火箭发动机经济效益好并被广泛使用。但是它表现出明显的安全和操作缺限,用现有经费模型探讨固体火箭发动机的经济效益,并说明其原因。为此促使我们比较分析简单的挤压液体火箭发动机级,此液体火箭发动机级采用固体火箭发动机有相同经济效益的烧蚀冷却液体火箭发动机。本研究所选择的液体推进剂是过氧化氢和煤油,它具有可与固体火箭发动机相竞争的经济和性能特性。研究表明没有实际的液体推进剂组合可以获得固体火箭发动机那样的的密度比冲,应用过氧化氢和煤油的液体火箭系统是现有或未来运载火箭增加推力的一种经济的方案。     

固体火箭发动机无损检测和无损评价技术的现状

无损检测和评价技术在固体火箭发动机研制中起着重要的作用,该文介绍了国外固体发动机无损检测和评价技术的新进展,论述了无损检测和评价技术是保证固体发动机质量和可靠性的关键技术之一,并预示了未来的发展趋势。     

金牛座火箭采用卡斯托固体发动机

轨道科学公司的金牛座火箭的第一级将采用锡奥科尔公司研制的卡斯托(Castor)120型发动机,Castor 120固体火箭发动机是和平保卫者洲际弹道导弹使用的发动机的改进型号,在4月份进行的发动机试验中情况良好。