美国的大型运载火箭

60年代以来,美国研制了10余种一次性使用运载火箭.在70年代末航天飞机发射成功后,美国曾忽视一次性使用火箭的发展.但航天飞机有其固有缺点,不能完全满足未来空间开发的需求.特别在“挑战者”号失事后,美国调整了其航天政策,重新起用和改进现有运载火箭,并着手研制下一代更大型的火箭.大型化和提高经济效益是今后运载火箭发展的重要趋势.一直到下一世纪,一次性使用运载火箭都将和航天飞机并行发展.运载火箭的另一发展动向是降低使用成本,这包括客货分开运输、采用烃类发动机和减少级数、增大火箭直径.     

90年代运载火箭的开发动向

谋求运载火箭商业化是90年代空间开发的动向之一.当前各国都在改进或研制大型、高效、成本低的运载火箭.90年代运载火箭的开发动向是:重型/中型化;多功能,即不但运送重载荷,还能运送大尺寸载荷;成本低;时效好,为此欧洲推出了现有型号的群集组装方案;灵活性,采用载荷适配器,一箭多星/多载荷发射方式将更为普遍.大型运载火箭的另一发展趋势是级数不断减少.最后详细介绍90年代的各种运载火箭的性能和开发动向.     

导引头实物仿真技术

讨论了美国陆军导弹司令部在研制面空导弹时采用的导引头实物仿真技术.目前在导弹系统的研制过程中,人们受到很多限制,例如经费有限,需要进行可靠的系统试验,要求在逼真的环境,包括电磁干扰和抗干扰环境中评价系统等.导引头实物仿真试验能为解决上述问题发挥重要作用.介绍和讨论了射频、非红外成像和电-光波段的现有仿真设备及其性能;举例介绍了最近完成的仿真试验结果及其对降低导弹系统研制成本所起的作用.最后介绍了主要的仿真技术和美国陆军提高仿真器能力的未来计划.     

待发式运载工具推进方式的评价

未来的地球—轨道运载工具应能在作出决定后的几小时、甚至几分钟内发射.这种运载工具的研究工作已经开始.在第一阶段的研究中,设计出了11种能将2.27t载荷送入极轨道的运载工具,并验证了设计参数的变化(增加轨道机动飞行动作、增加载荷重量等).根据第一阶段研究结果,第二阶段的设计工作选择了两种方案,即垂直起飞的两级系统和水平起飞的两级系统.给出了几种推进方式的评估结果,包括起飞时的推重比效果、水平起飞的双燃料推进方案和使用氟的效果等.     

“赫尔墨斯”小型航天飞机综述

全面而详细地介绍欧空局“赫尔墨斯”小型航天飞机的性能及研制情况.可重复使用的“赫尔墨斯”是欧洲未来空间系统的最重要的组成部分,它借助“阿里安”5运载火箭垂直起飞达到预定轨道,返回时能像高超音速滑翔机一样水平降落在指定的跑道上.“赫尔墨斯”有载人和不载人两种飞行方式.法国宇航公司和达索-布雷盖公司推出了各自的“赫尔墨斯”方案.最后介绍“赫尔墨斯”最终方案的推进系统、防热系统、结构布局和电源系统等,以及该航天飞机的飞行计划.     

未来的大型运载工具

概括介绍现有运载工具的技术发展水平和运载能力,对未来发展趋势作了展望,叙述了几种用于完成下一世纪飞行任务的运载工具可行方案.对一次性使用和可重复使用的运载工具的运输成本比进行计算,并绘出在低轨道飞行任务中运输成本比与累积有效载荷质量的关系曲线.大推力运载工具(HLLV)可以以约500美元/公斤的平均成本承担总共10万吨的空间发射任务.结论是,未来肯定将需要和研制出在低轨道载送乘客的第二代航天飞机和多用途的大型空间运输机.     

低费用大、中型运载火箭方案

目前,美国正在用大力神和航天飞机两个系统加速进行地球转移轨道4540kg 至9080kg 的有效载荷方案研究。实践证明,这两个系统需要较高的发射费用。美国政府也已决定,不对新的系统诸如国家运载系统等做进一步研究,当然主要还是研制费用太高的缘故。本文主要介绍了低费用运载火箭方案——把4540kg 到9080kg 的有效载荷送入地球转移轨道;从现有的硬件入手,尽可能地缩小运载火箭的研制费用。这类运载火箭不仅包括了固体火箭的下面级,而且还包括了无论是固体还是液体火箭的上面级。在对其性能研究的同时,对发射场的运作情况也进行了探究;以便于把发射场制约在原大力神和航天飞机的发射基地之上。这一研究表明:可以研制和生产这些低费用运载火箭,并且在现有的基地发射。因此也可节省用来建造新发射场的那笔费用。所以,这一方案大有希望缩减运载火箭的发射费用。     

空中发射运载火箭的技术特点分析

一、空中发射运载火箭发展概述空中发射运载火箭指利用第一级将携带有效载荷的一次性使用的第二级运输到一定高度释放、第一级安全返回地面的航天运载系统。在这个领域,美国、俄罗斯、欧洲等国很早就进行了有关的概念研究和研制工作,提出了多种方案。最早的“螺旋”空中发射运载火箭方案是由前苏联在1965年提出的。该方案后因成本过高、技术难度过大和研制周期过长而停止。美国的“飞马座”空射火箭是迄今为止唯一实用化的方案,同时美国正在大力开展     

“赫尔墨斯”推进系统设计

“赫尔墨斯”航天飞机是一种载人的、可重复使用的飞行器.它要用新的“阿里安”5发射到低地球圆形轨道和极轨道.当“赫尔墨斯”脱离“阿里安”5后,即机动飞行到其所要求的工作轨道上.讨论了两种入轨的推进概念:组合式可重复使用系统和分离式一次性使用系统.重点研究组合式系统.但也分析了一次性使用系统对本研究结果的影响.讨论了推进系统的基本流程图的设计步骤,并提出几种导致选择基本推进系统流程图的比较方案.示出了改变外形的最新“赫尔墨斯”对流程图的影响.     

运载火箭费用的发展趋势及节约费用的潜力

NASA研制和生产大型运载火箭的代价一直十分昂贵。本文讨论了节约大型运载火箭费用的各种方法,NASA对此已做过历史性尝试。这项工作主要是根据研制方案的初始预算费用与实际费用情况相比较而进行的。通过进一步核查现在和以前的运载火箭的费用以及八十年代出台的新型运载火箭预算费用,确定了节约运载火箭费用新的发展趋势。一九九一年研制第一代重型有效载荷运载火箭费用高达170亿美元。因此每次飞行(或每年)的成本费将成为主要的费用鉴别标准。同样,要研制全部第二代运载火箭需花费30亿美元。了解了这些费用组成的情况就为挖掘节约和削减未来运载火箭费用的潜力提供了条件。正当费用削减的数量级被认为是不大可能之时,如今却可能发生,并将费用缩减在25％的范围内。正因为费用的削减需要新的方法和完整的管理体系以及工程学的思维,所以运载火箭的费用要缩减到这一水平将来之不易。     

新一代大型运载火箭靶场发射测控系统构想

测控系统是航天发射任务中不可缺少的支持保障系统，为适应未来我国新一代大型运载火箭的发射任务，本文提出建立一个低成本、高效率的运载火箭发射测控系统，其作用为运载火箭发射任务提供测控支持服务，这样将大大增强运载火箭发射的灵活性，降低发射成本，并且对这一发射测控系统组成结构和体制提出了初步构想。     

霍托尔空天飞机

为与美国航天飞机争夺世界卫星发射市场,欧洲急于研制自己的下一代空间运载工具.“霍托尔”水平起降单级入轨空天飞机便是吸引人的方案之一.“霍托尔”的新颖之处是采用组合式发动机—RB545吸气式氢氧发动机.这种发动机兼有空气喷气发动机和火箭发动机两者的优点.“霍托尔”在结构和气动布局设计、材料选择和防热措施方面也有许多独到之处.最后介绍“霍托尔”的飞行方案和飞行程序.     

航天器双组元推进剂增压方案的评价

对双组元系统的增压方案作了评价,着重论证了简易增压系统在技术上的可行性;对具有推进器特性和各种增压/输送系统变量,包括增压气体溶解度的计算机模型进行了研究.所有的方案都能满意地达到推进剂剩余量很低的要求,推进器试验数据表明,下吹式增压操作的各项要求都能得到满足.评价研究结果表明,对于较大的推进剂负载,使用箱体再增压的比较简单的双组元下吹系统,可以替代较复杂和昂贵的调压系统.     

下一代火箭发动机

评述由地球发射入轨的运载火箭推进技术,提出了几种推进系统的新方案.这些新方案能满足美国空间发展委员会规定的作为2000年使用的大型运载火箭的基本要求.2000年使用的运载火箭的主要特点是首先必须保证其可靠性.而可靠性的获得又需要极为严密的结构设计以及合理、经济、高效的研制计划和鉴定计划.为了改进下一代空间运输推进系统,需要选择最佳的后备动力和循环系统,还要采用一些新的发动机设计方案,这样才能满足推进系统耐用、可靠和经济等要求.举例来说,采用推进剂或其它流体作为冷却介质和驱动动力源,能使长寿命涡轮机启动平稳、可控和降低涡轮燃气温度.所提出的新方案有:使用LOX/LH_2、LOX/LH_2 HC和LOX/LH_2 HC Al等不同推进剂组合的双扩张段发动机,LOX/LH_2发动机、LOX/HC发动机以及混合比可调的发动机.最后详细介绍一种风险很小、发射成本低、可完全重复使用的推进系统.     

敌我识别器在地空导弹系统中的应用及其设计要求

介绍了敌我识别技术的发展概况,以图表形式列出敌我识别器各询问模式和应答信号的编码参数;介绍了敌我识别器在地空导弹中的应用情况和发展动向;根据我雷达兵、地空导弹部队使用中遇到的问题和国外的经验,重点讨论地空导弹系统敌我识别器的设计要求,指出设计中的一大特点是询问-应答频率、询问-应答信号模式受军标的规定和约束.总的设计要求是:将敌我识别问题纳入武器总体设计,选定与火控系统结合的适当方式,将询问、识别列入作战程序,识别的结果作为武器系统发射导弹的先决条件.     

反巡航导弹

在过去几十年里,巡航导弹多数用作反舰武器,各国海军一直注重反巡航导弹问题.迄今苏联已研制了两大系列新的远程巡航导弹,共有四五种独立的型号.目前美海军有四种反巡航导弹方案:第一种是多技术多层次纵深防御系统;第二种是确定威胁可能来犯的方向进行定向防卫;第三种是摧毁巡航导弹发射平台;第四种是实施电子干扰“软杀伤”.未来的反巡航导弹方案可能会利用以下几种新技术:新一代计算机技术;更小型化的雷达(包括相控阵雷达);新的超视距雷达;先进的飞艇技术.最后介绍反巡航导弹系统的构成及反巡航导弹方案与美星球大战的关系.反巡航导弹系统的原理和技术可应用于星球大战计划.     

运载火箭智能控制的能力特征与关键技术

运载火箭智能控制是智慧火箭研制的核心技术之一。结合智能技术在航天控制上的应用研究与工程实践,对运载火箭智能控制的能力特征进行了分析;介绍了运载火箭的智能测试与发射、典型动力故障诊断与重构、环境与模型自适应控制,以及“软件”定义运载火箭等关键技术;对我国运载火箭智能控制系统的未来发展进行了思考。通过对航天智能控制技术持续不断地研究与实践,为我国智慧火箭的研制提供强有力的支撑。     

日本H-Ⅰ、H-Ⅱ运载火箭的研制和试验现状

日本的N-Ⅰ、N-Ⅱ运载火箭是用美国技术援助制造的.H-Ⅰ亦按美国许可证生产,因而其用途受到很大限制.为摆脱对美国的依赖,日本H-Ⅰ火箭的研制中,特别强调依靠自己的力量和技术.H-Ⅰ研制的重点是第二级的液氢/液氧发动机、第三级固体发动机以及惯性导航装置.1986年8月和1987年夏季H-Ⅰ分别发射成功.H-Ⅱ火箭虽然以H-Ⅰ的技术为基础,但两者的结构和特性有很大的不同.H-Ⅱ国产化程度达100%,性能更好,费效比和可靠性更高,能满足90年代空间任务的需求.对H-Ⅱ火箭的性能、研制规划及弹道和飞行特性作了重点叙述.     

欧洲新的HM60液氢-液氧火箭发动机

欧洲今后将要研制第二代的阿里安-5运载火箭,计划于2000年投入使用。火箭研制成功后能将15吨重的有效载荷送入地球低轨道,也能用来发射5吨重的地球同步卫星。对于阿里安-5运载火箭,现已酝酿了三种方案。这三种方案都考虑使用新的液氢-液氧     

阿里安火箭四次试射综述

一、一般概况从1979年12月24日到1981年12月19日,在近两年的时间里,阿里安运载火箭共进行了四次研制性发射,其中第一、三、四次成功,第二次失败,成功率为75％,实现了第二种计划方案(最佳方案是:前三次成功,第四次免试),可以交付正式业务飞行。阿里安运载火箭第一阶段的研制工作到此结束,研制周期为8年,比计划延长了一年;研制费用为55亿法郎,比计划多了近12亿法郎;有效载荷比计划增大近0.25吨。阿里安运载火箭四次鉴定发射的基本情况见表1。