美国新型低温上面级的预研情况

二十五年来,美国宇航局和美国空军一直打算开展多种先进的低温上面级的研制,如 AMPS、OOS、STV、TUG,HEUS、OTV、AUS 等等,但到现在为止,都还始终处于预研阶段,人马座上面级仍在继续改进。利用现有的经费研制一种全新的上面级,以获得比人马座更佳的工作性能和经济效益,这种情况迄今还没有体现出来。本文简要介绍通用动力公司预研的几种先进的上面级方案和基本费用情况。迄今为止,在美国的上面级序列里,只有人马座是采用液氢/液氧推进剂的高能上面级。它已随宇宙神和大力神运载火箭发射了约80次。对人马座继续改进的重点是增加可靠性、降低发射费用、增加滞空时间等。但是,在美国航天界一直存在两种倾向的经费投向,一种是为改进人马座继续投资,另一种则认为应开始研制一种全新的高能上面级,通用动力公司对改进人马座和研制新型上面级两方面部很感兴趣。研制一种全新型的发动机、具有一体化健康管理(IHM)功能的控制系统组成的全新型上面级及其地面辅助设施将需资金20亿美元左右,而其工作性能也许只比人马座提高约10%,这样,研制一种全新型的上面级将是不经济的,除非有特殊的要求,如需要进行载人月球或火星环绕旅行任务,否则,将不会开展全新型的上面级研制。     

VINCI:用于阿里安5上面级的一种新型低温发动机

VINCI发动机是新一代低温上面级发动机,它将从2005-2006年起,为阿里安5火箭提供动力。基于对未来市场所需同步轨道载荷质量的展望,1998年欧空局作出决定,启动阿里安5上面级新型低温发动机的研制计划,以适应飞行器重量增加和轨道服务多样化的趋势。地球同步轨道,或适用于星座卫星的中轨道等非传统发射任务的市场份额将逐步增加。高比冲、加大推力、再起动能力,是新型VINCI发动机要实现的关键技术目标。另外,在工程时间和资源有限的情况下,研制风险的最小化,实现预期的低重复成本,也是俩个挑战性目标。两者的目的均在于保证运载器的竞争力。在过去的头两年中,设计与研制计划中的一些具有里程碑意义的目标,已经实现了。     

日本H系列火箭低温级的研制

目前航天推进系统所用的推进剂中,液氧和液氢推进剂组合的性能最高。因此,为了提高运载能力,目前很多运载火箭都有一级使用液氧/液氢作为推进剂。日本宇宙开发事业团(NASDA)从1972年开始进行液氧/液氢推进系统的研究工作。1986年,H-1火箭的首次飞行获得成功。该火箭的第二级采用了液氧/液氢推进系统,到1992年2月计划结束为止,9次发射全部获得成功。     

可重复启动低温上面级的推进剂管理装置研究

回顾了低温上面级推进剂管理技术的国内外研究现状,分析了上面级微重力环境中低温推进剂管理涉及的液体蓄留、气液分离和局部热控等关键技术。开展了液氧贮箱推进剂管理装置的方案设计,并试验验证了可填充蓄液器的填充和下层板网的指定路径排气等关键功能,确认了方案的可行性。     

低温推进剂重定位推力幅值及时序优化

为了减少重定位时间及推进剂消耗量,提升低温末级的机动性及运载能力,采用流体体积函数(VOF)方法开展重定位推力幅值及时序优化研究,分析重定位过程推进剂质心高度、平均动能、卷气率以及平均气泡直径的变化规律,以获得不同推力幅值及推力时序下的重定位时间和推进剂消耗量。结果表明：小推力重定位时间长,推进剂消耗量少;而大推力重定位时间短,推进剂消耗量多。通过合理优化推力时序可以有效减少重定位时间及推进剂消耗量。     

空天瞭望

意规划新一代雷达卫星；印低温级完成全程试验；罗塞塔成功飞越地球；阿联酋将发射遥感卫星；美将在南极试验月球居住舱；韩国2020年发射探月卫星。     

低温技术在国外航天领域应用发展情况

从能量耗散、工作温度两个主要技术指标角度介绍了典型低温光子传感器;从空间制冷机的寿命、所需要的电能分配、质量和防振要求等主要方面介绍在进行航天器低温系统设计时需要考虑的一些因素;从工作温度,制冷量和效率等技术指标角度介绍国外空间低温制冷机的发展状况、发展动态和关键技术研究计划;最后介绍国外空间探测的一些实验研究项目。     

低温技术在航天领域中的应用

文章从能量耗散、工作温度两个主要技术指标介绍了国外一些典型低温光子传感器;根据寿命、电能分配、质量和防振要求,提出在进行航天器低温系统设计时需要考虑的因素.文章还介绍了国外空间低温制冷机的发展状况、关键技术研究计划,以及进行空间探测的一些实验项目.     

印度运载火箭的现在与未来

与主流航天强国相比,印度的运载火箭发展要落后得多。印度的航天工业基础相对薄弱,运载火箭的发展也受到外援的很大影响。目前印度火箭使用的液体主发动机Vikas,实际上是得到阿里安火箭上Viking发动机的授权,印度的固体发动机技术也得到了美国和欧洲国家的支持;印度目前使用的低温上面级发动机RD-56M是直接进口俄罗斯的存货,即使自行研制的7.5吨推力的低温上面级发动机,也不过是RD-56M发动机的仿制型号。     

随机振动试验和噪声试验的有效性分析

文章首先从频率范围、输入能量、振动模态和传递路径等四个方面对随机振动试验和噪声试验的差异进行了详细分析;之后从内声场和结构传递振动两方面对组件级试验的有效性进行初步评估,着重讨论组件级振动试验项目的优化选择方法;通过综合考虑,对航天器系统级振动试验项目的选择提出了合理建议。