NASA对3D打印的火箭发动机燃烧室进行点火试验

正NASA官网报道,NASA正在"低成本上面级发动机"项目下推动增材制造技术的发展,利用增材制造技术大幅降低火箭发动机制造的周期和成本。近期,NASA在马歇尔航天飞行中心成功对3D打印的火箭发动机燃烧室进行了一系列点火试验。上述燃烧室是由铜合金内壁和镍合金外壁两部分组成。此前,马歇尔航天飞行中心已经利用选择     

波音公司研究航天飞机用液体助推器

波音公司研究航天飞机用液体助推器美波音公司正在研究一种供航天飞机使用的液体推进剂回收式助推器设计方案。这种助推器有可能取代目前航天飞机系统所用的固体火箭发动机，从而为航天飞机计划节省大量的费用。这项工作是根据美国航宇局马歇尔航天飞行中心一项１００万美...     

布洛克Ⅱ——一种新型航天飞机主发动机

1971年,洛克威尔国际公司洛克达因分公司与 NASA——马歇尔空间飞行中心(MSFC)签订设计和研制航天飞机主发动机(SSME)的合同。同时,NASA——MSFC 和洛克达因分公司联合生产一种具有高性能、高可靠性和可重复使用性的液体火箭发动机。SSME 已参加76次航天飞机的飞行,或者说自1981年4月的 STS—1的首次飞行以来已有228台发动机参加发射。这些飞行基于2476次地面试验,热试时间累计735,074s,相当于483次以上的航天飞机飞行。     

多模态RBCC主火箭混合比对引射流动燃烧影响

针对宽范围飞行的二元中心支板式构型,采用发动机与飞行器前后体集成的全流道数值模拟计算方法,研究了主火箭混合比对RBCC引射模态超声速飞行阶段燃烧室流动燃烧及发动机性能的影响。结果表明,主火箭混合比为2.4无二次燃料喷注时,燃烧室出口气流平均总温最高,恰当比和贫燃主火箭可通过二次燃烧组织获得高于主火箭富燃工作情况下的总温,主火箭混合比影响主火箭射流温度,并通过与引射空气的掺混燃烧,与二次燃烧共同决定着燃烧室内的释热区间和压强分布情况,进而影响引射比及发动机性能;引射比随混合比的增大而增大,Ma=1.5、2时,引射比最大相差比例可达77.3%和109.0%,二次燃烧组织使得燃烧室下游压强迅速升高并前传,导致引射比迅速降低,主火箭混合比仍对引射比产生重要影响;在以亚燃和超燃模态为设计重点的受限流道内,主火箭恰当比工作可兼顾主火箭推力及燃烧室推力,进而获得更高的发动机性能,Ma=1.5、2时,推力增益分别达到22.0%和36.6%,发动机比冲分别为3 696 N·s/kg和4 136 N·s/kg,主火箭混合比对提升引射模态超声速段引射比及发动机性能具有重要影响。     

气氧/气甲烷火炬点火器设计及试验

针对某型液氧/甲烷火箭发动机,为寻求多次使用的点火器,提出了变结构气氧/气甲烷火炬式点火器设计方案。根据设计要求及技术指标,对点火器进行了变结构、变缩进长度及变混合比试验,验证了点火器设计的可靠性。试验结果表明:混合比越大,燃烧室压强越大,出口补燃情况不发生改变; 缩进长度的变化不影响燃烧室压强及出口补燃情况的变化; ...     

选择性激光熔凝（SLM）技术将用于下一代重型运载火箭

据NASA网站2012年11月6日报道，选择性激光熔凝（SLM）技术（一种类似于3D打印的技术）将被NASA运用于下一代火箭的建造中。NASA马歇尔航天飞行中心的科学家和工程师们将采用这种先进技术制造复杂的金属零部件，用于航天发射系统（SLS）重型运载火箭。     

航天飞机主发动机主要工况验证试验

在1995年8月至1996年5月间,利用技术试验基础(TTB)发动机实施了航天飞机主发动机(SSME)试验计划。对单级入轨火箭的研究表明,扩大推进系统的工作范围可显著降低火箭重量和成本。该试验计划证明,SSME 能在很宽的工作范围内安全工作,因此可用于单级入轨任务。共完成了八项试验,其中四项是在马歇尔航天飞行中心(MSFC)先进的发动机试验台上完成的,另外四项在斯特尼斯航天中心(SSC)A—2高空试验台上完成。主要试验项目有:1)发动机混合比在5.4～6.9之间的主级工况;2)在显著降低发动机入口压力(液氧为0.34MPa,燃料为0.26MPa)下的额定起动性能;3)在额定功率(RPL)的17%,22%,27%,40%,45%和50%下的低功率工况。采用高度仪表化的 TTB 发动机能够详细研究发动机系统的工作情况,这是标准的 SSME 所不能完成的,而且对更深入地了解SSME 和一般液体火箭发动机的能力起到了重要作用。     

未来运载器液体火箭发动机推力室技术研究

Astrium的航天基础技术分部(SI)正在研究下一代部分可重复使用和可重复使用液体火箭发动机的相关技术.本文总结了对以下主推力室组件所进行的技术研究工作喷注器、主燃烧室、喷管延伸段.对于高性能分级燃烧循环发动机,先进喷注器的研究重点是气态推进剂的喷注.已经为Astrium的燃烧室设计了能够喷注液氧、冷却剂氢和预燃室热气体的喷注器.另一项工作是低成本喷注器方案研究,使单喷嘴的质量流量为标准喷嘴的四倍.对于主燃烧室,可以预见的可用技术是提高可重复使用推进系统中推力室的寿命.本文研究了一种弹性内衬和一种先进热防护壳体.文中给出了这两项技术的缩尺燃烧室试验结果.另一项主要工作是增加先进高性能胀膨循环发动机燃烧室壁的热传导.本文汇总了不同结构的缩尺燃烧室试验结果.对于喷管延伸段,研究重点是陶瓷基复合材料喷管延伸段,最近对缩尺试验件进行了试验,将燃烧室试验压力提高到8MPa.对于未来的高面积比方案(HARC),最近正在设计一种热量测量喷管延伸段,用于测量在满流和分离流状态下的热传导.     

全复合材料宇航发动机可行性验证

1982年11月,空军火箭推进实验室成功地进行了由若干先进的部件组成的发动机的高空模拟点火试验,从而完成了全复合材料固体火箭宇航发动机可行性的验证。这次试验使法国欧洲推进公司与美国联合工艺公司化学系统分公司分工合作为期三年的研制工作达到高潮。发动机接近于全复合材料结构,金属部件几乎完全消除,证实了全复合材料发动机的可行性。经过验证的先进部件有:1)凯夫拉—环氧树脂燃烧室的复合材料极性接头;2)轻质的燃烧室绝热层;3)适用于头部满装药且安装在喷管上提供飞行用的环形点火器;4)高性能的 HTPB/HMX 先进宇航发动机推进剂;5)具有无支撑整体喷喉和入口段,以及能直接适应推力向量控制作动器载荷(在未来试验中)的薄壁出口锥的特轻喷管;6)连接出口锥与整体喷喉和入口段的套装式出口接头。     

美研制新一代可重复使用运载器

NASA马歇尔航天中心的航天发射倡议项目办公室正在研制新一代以煤油为燃料的可重复使用运载器发动机。目前正在研制两种型号的样机,包括波音的罗克达因公司的RS-84原型发动机和TRW航天与系统公司的TR107原型发动机。 煤油推进的运载火箭并不是新想法,早在20世纪60年代末期将宇航员送上月球的“土星V”火箭的F-I发动机就是使用煤油作为推进剂。但目前研制的第二代煤油发动机和F-1将有很大区别。这种新设计的燃烧循环系统更加合理,推进剂在注入燃烧室之前会被预先加热,燃料和氧化剂都得到了重复利用。为了得到更高的推力,煤油将在更高的压力下燃烧,这种新一代煤油发动机的燃烧室压力约为     

固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的气动热力循环分析(英文)

建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计状态数值模型,提出了基于压气机增压比、涡轮前温度和涡轮落压比关系的燃烧室燃气与空气配比表达式,以及涡轮落压比和发动机涵道比的匹配关系.定量分析了压气机增压比、涡轮进口燃气总温、涵道比/涡轮落压比和飞行马赫数对固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的单位推力和比冲的影响.     

NASA研制发动机用新型铝合金材料

NASA马歇尔航天飞行中心的2名科学家研制了一种新型高强度铝-硅合金,可以减小零部件的质量和成本,降低车、船等发动机的排放量,提高里程,提高发动机的性能和耐久性。这项工作始于7年前,原本打算研制1种高强度低成本的铝合金用于活塞设计上。这种铝合金代号为MSFC-398,在500～700 F的高温下表现出的强度很大。实际上,在600 F的测试中,这种合金材料比普通的铝合金强度要大3～4倍。这种材料成本也很低,生产1磅（约0.454kg）的费用不到1美元。 这种高强度铝合金是高温铸件的理想选择,能以液态被重新铸造成不同的形状,从而可以降低铸造零     

固体火箭发动机内绝热层设计分析

根据一种战术导弹固体火箭发动机地面和飞行试验结果，就飞行过载对燃烧室内绝热层烧蚀化影响进行了分析，并依此提出了一种燃烧室内绝热层经验公式设计方法，得出了前封头，柱段前部内绝热层飞行环境地面烧蚀碳化严重的结论，可为其他发动机内绝热层设计提供参考依据。     

对航天飞机主发动机高压燃料涡轮试件进出口径向和周向流动的测试研究

在液体火箭发动机涡轮的热试过程中,由于工作条件极端恶劣,要进行细致的流场测量是不可能的。但是,这些测量参数对于了解涡轮中复杂的流动又非常重要。马歇尔太空飞行中心(MSFC)采用全尺寸的发动机涡轮在等效的空气条件下进行了流场参数测量,用三孔眼睛蛇型探头、热膜探头和激光多普勒速度仪测量了航天飞机主发动机高压燃料涡轮进出口气流的速度分布、湍流强度以及附面层厚度,并用这些参数来完善计算流体力学的分析模型,进一步提高涡轮设计水平。本文还根据设计工况的一例试验结果对所使用的设备和测量方法进行了评述。     

航天飞机新型火箭发动机试验成功

NASA于4月10日在马歇尔空间飞行中心的东部试验区成功地进行了一台长6m、直径1.21m的航天飞机先进固体发动机(ASRM)缩比固体火箭发动机试车,试车全程约30s. 这次试车开始了支持航天飞机先进固体发动机研制计划的一组(10次)试验.前5次试车将鉴定新型发动机喷管的候选材料,称为喷管鉴定试验-1(NEr-1).4月10日试车的试验发动机重约18140kg,包括重     

圆形燃烧室支板火箭超燃冲压发动机数值模拟

为了提高大尺寸超燃冲压发动机的掺混燃烧和火焰稳定能力,提出了以中心主支板和支板火箭进行点火和火焰稳定的超燃冲压发动机基本结构,采用轴对称的圆形燃烧室以及小支板和凹腔等混合增强方式,通过包含多步简化动力学的数值模拟方法,研究了支板、凹腔结构与圆形燃烧室的不同匹配关系.结果表明,隔离段中心主支板能有效提高燃料与空气的掺混度...     

液氧/煤油发动机对大气环境的影响

美国国家航空航天局(NASA)按《国家环保政策法》的要求对液氧/煤油和液氧/煤油、液氢三组元发动机进行了环境方面的评估。本文总结了与此相关的数据、报告及计划。推力为725.76T 的液氧/煤油发动机在水冷却试车中可以211kg/s 的量产生一氧化碳。一氧化碳是《空气清洁法》所限制的标准污染物,除此之外还产生其他大量污染物。运用马歇尔航天飞行中心和斯坦尼航天中心周围地区具有代表性的气象状况进行的扩散模拟,表明该地区的空气可以达到空气质量标准。采用 LOX/RP-1发动机的运载火箭对平流层臭氧的影响要比航天飞机对其影响小三个数量级。     

固体火箭发动机钛合金公共底熔模精铸件的研制

通过选用ZT3和ZT4两种铸钛合金材料;采用先进的难熔金属面层陶瓷型壳精铸工艺以及底注和离心充填的浇注方法;增设内浇口和合理分布冒口;改进ZT3铸件的补焊工艺并确定热等静压工艺规范等,研制出各项指标均符合设计要求的钛合金公共底精铸件,并通过了发动机地面性能试验和导弹飞行试验的全面考核。     

星用第三代铼/铱材料490 N发动机研制进展

提高轨控发动机的真空比冲可以有效减少卫星变轨推进剂的消耗量,从而延长卫星的在轨工作寿命或增加有效载荷质量。介绍了我国在研的卫星用第三代铼/铱材料490 N发动机设计方案、技术攻关和试验情况,对工程化应用存在的问题进行了分析,并提出了改进和优化方案。在第二代490 N发动机的设计基础上,第三代490 N发动机成功攻克了可靠传热稳定工作喷注器、高性能喷注器与燃烧室匹配以及新型高温抗氧化材料制备等关键技术,真空比冲提高了10 s,达到325 s。两台发动机均通过了25 000 s鉴定级高空模拟热试车寿命考核,性能指标达到国际先进水平。但是针对试车子样数较少和铼/铱燃烧室制备工艺困难的问题,仍需进一步开展铼基体和铱涂层的高温性能研究,并继续优化发动机设计。     

南希·戴维斯

早期经历：1977年奥本大学毕业之后，戴维斯博士加入德克萨斯州贝莱尔的TEXACO公司，担任石油工程师，从事第三纪石油的回收。1979年离开该公司，在NASA马歇尔航天飞行中心担任航空航天工程师。1986年被任命为结构分析科组长，她的小组负责哈勃太空望远镜的结构分析、检定和维护任务，以及先进的X射线天体物理学设施。