氢氧火箭发动机组件研制阶段可靠性技术综述

氢氧火箭发动机是火箭的“心脏”,必须具备极高的可靠性,才能够保证发射成功。国内外针对氢氧火箭发动机开展了大量的可靠性工作。在发动机的研制阶段,通常是按照自下而上的思路,从组件的失效机理出发,开展稳健设计和试验验证,来保证氢氧火箭发动机的高可靠性。组件的可靠性工作主要是基于失效机理开展分析、监测、试验验证和设计改进;同时组件到系统的各种试验也为可靠性评估提供了数据,通过试验数据评估组件可靠性,根据评估结果可查找薄弱环节,进而改进设计。从基于失效机理和基于试验数据两个角度对相关的可靠性技术进行综述,分析发动机组件研制阶段可靠性工作存在的问题,并提出今后组件可靠性技术的发展设想。     

应力—强度干涉理论在战术导弹固体发动机结构可靠性评估中的应用

根据某空-空导弹发动机的研制试验结果,用蒙特卡洛法进行了计算机模拟,然后再用应力-强度干涉理论进行了发动机结构可靠性评估,结果表明,模拟结果和实际结果相符,结构可靠性评估结果合理、有效。     

航天器单机级环境可靠性试验

航天器电子设备是由一台台单机组成,单机的可靠性与航天器系统可靠性有更为直接的关系。为此,应把重点放在解决单机可靠性问题。航天器单机可靠性试验方法主要是“试验-改进-再试验”模式；试验体系分为试验条件制定、试验和故障分析；建立一系列环境可靠性试验平台,进行单机产品环境可靠性试验方法研究；为将来进行单机环境可靠性试验提供建议。     

战术导弹发动机无线电干扰滤波器可靠性验证试验

战术导弹发动机无线电子干扰滤波器是确保导弹发动机战勤安全的一个重要电子产品。为了评价它的可靠性，需对其进行可靠性验证试验。据此，结合一种导弹发动机无线电干扰滤波器的可靠性验证试验，讨论了其可靠性验证试验的数学模型，试验方案设计和试验方面的有关问题。     

固体火箭发动机试验技术与质量

本文从提高发动机质量的要求出发，联系实际，论述改进试验技术，提高试验准确可靠性的重要意义，必要性，可行性及其途径与措施。     

液体火箭发动机“热泵”起动研究

多次起动泵压式液体火箭发动机存在"热泵"起动故障,主要原因是发动机再次起动时,泵部件的温度过高引起推进剂气化,导致推进剂增压泵不能够正常建压。因此提出一种"热泵"起动故障的解决方案:在发动机系统上增设排空系统和排放系统,降低泵部件的温度及泵腔的含气率;在涡轮和泵之间增加隔热结构,减少它们之间的热量传递;对发动机再次起动的时序进行调整。该方案结合某型多次起动泵压式上面级发动机试验验证,"热泵"起动故障圆满解决。最后通过对不同试验结果和高空环境仿真结果的对比,验证了该方法的正确性,能够提高发动机再次起动的可靠性。     

透过标准浅析美国氢氧火箭发动机可靠性技术

透过NASA可靠性标准《火箭发动机试验台》,解析美国氢氧火箭发动机地面试验方法和试验流程,重点研究发动机技术项目的筛选、最终评审、综合评审和热点火试验对提高氢氧火箭发动机可靠性的意义,以期为我国氢氧火箭发动机可靠性技术的标准化、系统化和科学化提供借鉴.     

原苏联“火花”科研生产联合公司简介

“火花”科研生产联合公司是原苏联生产各种固体火箭发动机及推力装置的重要企业之一,位于彼尔姆市。以固体火箭发动机研制为中心,该公司从事科研试验、设计、实用和基础研究工作。该公司设立一系列独立的分支机构和部门,分别进行固体火箭发动机及部件设计,进行气体动力学、热传质过程以及燃烧室内部过程参数的计算和研究,进行新构件、新材料的防护材料性能研究和鉴定,还进行生产质量保证及可靠性研究和各种试验。目前该公司正试尝进行固体发动机和推进装置的商业化生产,开发一系列新材料、部件、成套设备和生产线等民品。该公司已同我国有关单位建立了联系。     

“超重-星舰”第二次综合飞行试验情况分析

本文对“超重-星舰”第二次综合飞行试验情况及首飞失利后的系统升级改进情况进行了分析,并阐述了美国太空探索技术公司(SpaceX)在“超重”助推级、“星舰”飞船级、星基地及“猛禽”发动机方面的未来动向,可供我国参考。     

“织女星”运载火箭将于2005年初次登场

欧空局(SEA)应用阿里安火箭技术正在研制“织女星”低地轨道卫星运载火箭，它是一种三级式全固体运载火箭，能把1 500kg的载荷送入800km轨道，将于2005年进行首次发射。该计划主承包商是菲亚特(Fiat Avio)公司和法国航宇公司，参与该计划的还有比利时、意大利、荷兰、瑞士等国家。 “织女星”火箭由三个固体级和一个液体上面级组成。第一级采用阿里安-5运载火箭的P80先进固体助推器，该发动机性能高、成本低，采用纤维缠绕壳体和柔性喷管。第二级采用菲亚特公司的Zefiro发动机，发动机壳体采用碳-环氧纤维缠绕而成，喷管采用碳-碳喉衬。该发动机已试验点火3次，最近的一次试验于2000年12月15日完成。第三级采用一台改进的Zefiro发动机，装填7t固体推进剂。上面级是一种使用可储存推进剂的姿态控制和微调发动机。 “织女星，，火箭将从改造过的阿里安1-3发射台、ELA1发射台发射。每年发射3～4次，最多达6次。该火箭发射1 000kg载荷的价格约2000万美元，比美国火箭的发射价格低15％。 (姚彦君提供)     

基于结构可靠性干涉理论的环境因子研究

提出了一种基于结构可靠性干涉理论的非寿命型环境因子计算方法,这种环境因子充分考虑了可靠性仿真信息和现场试验信息。应用强度-应力干涉理论,通过可靠性仿真计算,得到不同环境下结构可靠性分布参数,运用仿真结果计算环境因子。然后,针对二项型分布数据,结合折合后数据的相容性检验方法,应用Bayes可靠性评估方法阐述了产品可靠性计算过程。最后,以固体火箭发动机药柱结构可靠性作为实例,利用2个压强下的可靠性仿真信息和现场试验信息,计算得到了发动机药柱在高工作压力下的可靠度。这种评估方法可融合现场试验信息、不同应力环境下产品试验信息及仿真信息,有利于解决小子样条件下可靠性评估问题。     

低温气动阀动态响应特性的非线性分析方法

为了在液体火箭发动机试验过程中缩短低温气动阀的响应时间,减少非线性求解阀门动态响应的计算量,提升试验过程中的安全性与可靠性,根据低温气动阀的工作原理,构建阀门的动态响应非线性传递模型,并在此基础上,通过引入变步长系数与定义遗忘因子,在四阶龙格-库塔法基础上,构建了一种动态递推龙格-库塔法的非线性动力学求解方法,并提出响应速度的改进方案.最后通过实例的验证与仿真,为提升低温气动阀响应速度提供了一种方法指导,为提高液体火箭发动机试验技术提供了支持.     

液体火箭发动机试验噪声测试分析

研究液体火箭发动机的声学特性不仅对发动机故障识别与预报有重要意义,还会对液体火箭上的有效载荷工作可靠性产生影响。为此,对液体火箭发动机试验噪声进行测试分析就显得尤为必要。针对液体火箭发动机试验噪声的特点,提出了一种适用于液体火箭发动机试验的噪声测试方法,介绍了该噪声测试系统的原理和各组成部分功能。对某型号液体火箭发动机地面试验所产生的噪声进行了测量,结合所测得的噪声信号进行了时域与频域分析,对发动机周围噪声特性进行了研究,得出了发动机在试车台上的噪声分布特征,对液体火箭发动机的设计改进和地面试验台的降噪措施有一定参考价值。     

航空发动机可靠性评分分配法

针对航空发动机的特点,在传统的可靠性评分分配法的基础上进行了改进,给出了航空发动机可靠性评分分配法的实施过程与方法。在实际应用中,该方法所得到的可靠性分配结果较传统方法更为准确、合理,为发动机可靠性工作提供了可操作的方法。     

基于环境历程的固体火箭发动机贮存可靠性计算方法

贮存可靠性问题是制约固体火箭发动机可靠性的重要因素，可靠性要求是贯穿整个贮存期的，长期贮存后的发动机可靠性会逐步下降，贮存期内必须要保证发动机的可靠性满足使用要求。首先定义了影响发动机常用材料贮存可靠性的环境因素并进行了分析，然后在各材料标准环境贮存参数的基础上，通过修正系数来确定实际环境的贮存参数，以确定部组件寿命，再根据不同贮存环境，建立发动机贮存中的标准贮存环境、恒定非标准贮存环境、多阶段贮存历程和已知初始可靠性的四种不同类型的贮存可靠性模型，形成了针对不同环境建立的材料贮存可靠性的通用计算方法，给出了贮存可靠性的计算公式，最终计算出发动机的贮存可靠性。     

基于发动机试车时序的某钝感点火器燃烧时间可靠性评估

针对新一代火箭上面级膨胀循环发动机使用的钝感点火器,为评估点火器的可靠性水平,通过点火器验收试验获取的强烈燃烧时间数据和膨胀循环发动机试车获取的起动加速性数据,利用假设检验的方法证明发动机建压时间S和点火器强烈燃烧时间r都呈正态分布状态,根据概率统计理论,其差r-s也为正态分布。采用应力-强度分布干涉理论,分析计算点火器基于发动机试车时序的点火可靠性为0.999 970。根据本文的分析和计算,认为验收的点火器发火性能可靠,能够保证发动机建压的可靠性,点火器强烈燃烧时间能满足发动机系统要求。     

可靠性增长技术在载人航天发动机研制中的应用

本文运用可靠性分析及设计技术、可靠性试验技术和可靠性管理技术对载人航天发动机可靠性增长研制过程进行了综述,对其它型号发动机开展可靠性增长研究有一定的借鉴作用．     

液体火箭发动机可靠性增长规划研究

液体火箭发动机可靠性要求高、试验费用昂贵，有必要对可靠性增长试验进行综合规划，以减少试验费用、缩短研制周期和降低风险。根据液体火箭发动机的特点，提出双参数的：Bayes可靠性增长模型，综合利用产品研制过程中全程试验信息，动态评定可靠性水平。在客观评价其可靠性水平的基础上，采用MTGP(Modified Tracking，Growth and Prediction)模型跟踪增长过程，对液体火箭发动机的可靠性增长试验进行综合规划。研究表明：这种方法能在小样本下，科学、合理地评定液体火箭发动机的可靠性水平和指导可靠性增长规划，在工程中有广泛的应用前景。     

固液捆绑火箭发动机健康诊断技术

为使固液捆绑运载火箭发射更具有可靠性和安全性，本文首次提出了一种基于三冗余架构的芯级液体发动机健康诊断系统。在芯级液体发动机点火后，由箭上健康诊断系统根据红线算法对发动机状态进行诊断，确认液体发动机状态正常后再进行固体发动机点火。通过地面发动机试车及飞行试验考核，结果表明:该发动机健康诊断系统设计正确，能够及时有效地检测液体发动机工作状态，且未发生误警报或漏警报。     

“神舟八号”飞船主伞的改进设计与试验

针对“神舟号”飞船主伞存在少量局部破损的问题,“神舟八号”主伞进行了改进设计。改进的目的是减少主伞局部破损,提高主伞可靠性。主要的改进措施是增加了伞衣保护布和牵顶伞。试验结果表明,主伞破损比改进前减少了70％,达到了改进目的。