1985年固体火箭的主要成就

1985年是固体火箭技术在航天应用方面非常活跃的又一个年份。莫顿—锡奥科尔公司进行了两次石墨纤维缠绕壳体发动机的地面试车,证明了这种发动机能把航天飞机的有效荷载能力提高4600磅。这种石墨纤维缠绕壳体是赫克力斯宇航公司制造的。它的最后鉴定试验是在9月份进行的。为了进行定于下一年的首次飞行,该发动机的所有各段已运抵加州的范登堡空军基地。在6月份,航天飞机创造了一项“第一”,当时,麦克唐纳—道格拉斯公司制造的有     

1984年美国固体火箭推进技术的成就

1984年美国在空间、战术、战略固体火箭推进技术方面有以下一些成就:航天飞机航天飞机的固体发动机,飞行性能仍然良好。发动机部件的回收、修复和重复使用,仍然达到了预期要求,有些部件已经飞行了三次。石墨纤维缠绕壳体的开发工作已取得相当大的进展。航天飞机固体助推器如使用这种壳体,可使从范登堡美国空军基地发射到低地球轨     

航天飞机的固体火箭发动机

本文介绍了航天飞机用的助推固体火箭发动机(SRM)。其类型分为三种:当前执行任务的标准SRM,空间飞行运输8号用的高性能SRM;以及计划在1985年飞行用的纤维缠绕壳体SRM。航天飞机的SRM是获得飞行状态中最大的固体推进剂发动机,其直径为146英寸,长度为125英尺,装有1111000磅固体推进剂,最大推力(真空条件下)为3115000磅力。在首次飞行前成功地进行了7次地面试车,随后的三次飞行试验满足了发动机的全部技术指标。计划提高航天飞机的性能,从东海岸发射的有效载荷达到65000磅,在西海岸发射时(极轨道)达到32000磅。航天飞机性能提高是由于:1.采用高性能的SRM使航天飞机的有效载荷增加3000磅。2.SRM使用纤维缠绕壳体结构使航天飞机的有效载荷增加6000磅。前者靠改变SRM的推力——时间曲线和提高喷管的膨胀比来实现;后者靠减少壳体的消极重量来实现。     

1980年固体火箭技术的成就

虽然美航宇局的航天飞机一再推迟发射日期,而赛奥科尔公司研制的固体火箭助推器(SRB)仍取得了明显的进展。1980年2月第三台即最后一台鉴定发动机进行了静态试车。航天飞机初次飞行用的第一段发动机在9月26日运到肯尼迪空间中心。赛奥科尔公司已完成了第二次飞行用的发动机和喷管出口锥的生产工作,第三次飞行用的发动机将于80年底生产出来。     

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     

航天飞机固体发动机的性能改进

航天飞机固体火箭发动机经过性能改进,将会增加从东、西发射场发射的航天飞机的有效载荷。美国航宇局确定的目标是:1983年从东发射场发射的航天飞机的有效载荷要增加3,000磅;1986年从西发射场第四次发射的有效载荷要增加8,000磅。对固体火箭发动机的若干种性能改进方案进行了研究和评价,其具体内容涉及增加有效载荷的潜力、技术上要冒的风险、进度安排、成本以及对航天飞机系统性能的影响。研究结果表明,在现有工装、设备和对接面受控条件下,缩小喉径,增加喷管长度和出口直径,就可以使喷管膨胀比由7.16增至7.72,从而提高比冲。通过对发动机药柱抑制药型的简单改进,也可使发动机在前段工作期内产生更大的推力。这些改进可使航天飞机的有效载荷增加3,000磅。这些方案是聚硫橡胶公司华赛奇分公司在1980年10月提出的,1982年将进行全面验收试验。为满足西发射场第四次发射任务的要求准备了几种长期改进方案,包括采用纤维缠绕壳体、丁羟推进剂(HTPB)和进一步增加喷管膨胀比。纤维缠绕燃烧室方案最引人注意,增加有效载荷的潜力最大。根据1982年2月与航宇局签定的可行性研究合同,聚硫橡胶公司将对这一方案进行评价。另外,采用丁羟推进剂也可增加有效载荷。     

重新设计的航天飞机固体发动机现场接头的设计和热验证

重新设计的航天飞机固体发动机现场接头的内部绝热层是发动机钢壳体和O型密封环的热防护部件.为了防止燃烧室高温燃气到达接头内部,采用了一种无通孔绝热层设计方案.对假想的缺陷和由这些缺陷造成的沿接头粘合面以及O型密封环发展的泄漏通道进行了分析,以验证接头在这些不希望出现的条件下能否完满地起到密封作用.同时还进行了接头中有预设缺陷的发动机的静态试车,验证这种设计对缺陷和由此产生的泄漏通道的不敏感性.试验与分析的结果表明,该设计满足所有的性能和安全要求.     

固体火箭助推器纤维缠绕壳体首次试验失败

《宇航日刊》1983年5月17日报导:4月23日在加里福尼亚州范登堡空军基地(VAFB)对航天飞机固体火箭助推器上用的新型的重量较轻的纤维缠绕壳体(FWC)进行了首次试验,试验以失败而告终。在为获得结构载荷数据而进行的液体静压试验时发生了故障。当负载极限达到     

美国固体火箭行业1988年的头等大事

恢复航天飞机飞行和改进航天飞机,是美国固体火箭行业1988年优先考虑的一件大事。为此,莫顿锡奥科尔公司进行了缩比发动机,短长度发动机、全尺寸发动机等的点火试验,并在3月和7月向 NASA 的肯尼迪航天中心各交付了一套用于飞行的固体火箭发动机。并进行了两发研制发动机、两发鉴定发动机和一发生产检验发动机的全尺寸点火试验。在鉴定发动机试验中,使发动机承受了侧向载荷。试验证明新接头的位移小于旧接头,在侧向载荷作用下没有开启。生产检验发动机的试验验证了现场接头和喷管——壳体接头对主要人为缺陷的敏感性。     

航天飞机纤维缠绕壳体的抗压强度研究:第一部分—试验

航天飞机起飞的瞬间,其主发动机的点火给予固体火箭助推发动机的纤维缠绕壳体一个很大的弯矩,使复合材料壳体的尾部受到了很大的压缩载荷。由于连接的需要,复合壳体尾部具有很复杂的设计,涉及到嵌入的布带和螺旋层减薄问题。为了研究发射瞬间加载状态下的纤维缠绕壳体性能,开始了试验和分析的综合研究。本文将叙述试验计划的研究结果,包括几台全尺寸和300多台缩比壳体的试验。该计划从短期研制工作开始,其目的是要确定适合的缩比试验样品,以便测定材料的抗压强度。一旦缩比样品确定之后,就开始实施更全面的试验计划来确定缠绕壳体的工艺和设计参数变化对强度的影响。为了验证分析预测的有效性,在模拟发射瞬间的弯曲状态中进行了全尺寸壳体试验。在所有的试验中特别注意观察壳体破坏的顺序,即载荷从螺旋层薄弱部位传递到坚固布带终止部位的复杂过程。     

航天飞机高性能固体火箭发动机

序言固体火箭发动机(SRM)是航天飞机固体助推器的一个部件。SRM的结构包括四个发动机段和一个单独的后出口锥组件。点火系统安装在前段内,可动喷管和后段相连。航天飞机每次飞行需用两台固体助推器,所以固体发动机应配对生产,然后由铁路运到发射阵地进行垂直装配。喷管有一柔性接头,用钢和橡胶薄板交替粘结而成,可提供达8°摆角的全轴向量控制。其控制靠每个助推器后裙处的两个液压动力装置驱动两个液压作动筒。 SRM是由Morton Thiokol(莫顿—锡奥科尔)公司在犹它州的Wasatch分部按照NASA马歇尔飞行中心的合同设计、研制和生产的。STS—7及其以前的各次飞行所用     

大力神4的改进型固体助推器完成地面试验

1993年9月12日,大力神4的改进型固体火箭发动机(SRMU),在爱德华空军基地的菲利普实验室,成功地进行了最后一次(第5次)地面试车。 SRMU总重350t,全长34m,其壳体分为三段,采用纤维缠绕工艺制成,由赫克里斯公司承造。 该发动机的推力为7557kN,比大力神4目前用的由联合技术公司制造的7段式固体发动机的推力,高25％。     

收敛段内壁强力旋压胀形工艺试验

发动机收敛段内壁采用卷锥筒、对焊、胀形工艺,存在着焊缝材料强度低,胀形后焊缝处壁厚减薄量超差的问题。废品率高,潜在质量差。为此做强力旋压、胀形工艺试验。强力旋压有一次成型,二次成型方案。一次成型试验起旋后在距小端60～90nm处屡次产生龟裂,甚至断裂。因此,未作进一步试验;二次成型试验采用的过渡模胎的半锥角定为30°,二次旋压模胎的半锥角仍为12°, 前、中、后共三次消除冷作硬化热处理,零件顺利成型。又通过试验在胀形、热处理、校形工艺及一次胀形成型工艺中选择了前者,型面与样板的间隙<0.15mm。零件达到并超过了图纸的技术要求。     

美大力神4爆炸原因及其它

4月1日,经过改进的大力神4火箭在爱德华空军基地进行首次静态点火试验时发生爆炸。经调查,爆炸可能是由于固体燃料药柱形状有问题造成向内塌陷引起的,而不是人们所怀疑的新型纤维缠绕发动机轻型壳体的原因。由于药柱间塌陷,造成出口锥局部堵塞,壳体内压力增高引起爆炸。这一问题如何解决,美国空军还没有明确计划。 药柱改形后的火箭发动机还将在6个月后进行卧式点火试验。立式点火试验则要在一年以后才能进行。 就大力神的改进计划而言,美国国会对计划的进展并不满     

航天飞机助推器密封圈允许连接处有裂纹

重新设计的航天飞机固体火箭发动机在4月份完成了一次重要试验,表明发动机密封圈允许有加工裂纹。试验表明,现行喷管凸缘式密封外圈的基本设计方案是成功的,尽管NASA透露在1985年10月进行的航天飞机发射中一个助推器的凸缘式密封圈失效过。     

固体发动机柔性喷管静态刚度和强度研究

结合柔性喷管纤维缠绕扩张段的结构特点，提出了一种纤维缠变厚度壳体的复合材料单元；同时，对柔性接头进行合理的简化，用弹簧模型取代，在此基础上建立了柔性管的力学计算模，借助非线性有限元理论，对锥筒式扩张段形式的柔性喷管进行了控制力作用下的静态刚度和强度研究。     

马歇尔空间飞行中心进行了第三次瞬时压力试验装置试验

据《宇航日报》1988.3.22报道;3月21日在马歇尔空间飞行中心进行了第三次瞬时压力试验装置试验。为了更换一个发出假信号的电子元件,该试验推迟了两个小时。试验持续了0.6秒。燃气没有从接头泄漏出来,看来这次试验是成功的。这种瞬时压力试验装置是一台短排气道固体火箭发动机,将于下周末拆卸。该装置有2个现场接头和1个壳体—喷管接头,这些接头均带有故意的裂缝,使压力到达第一道○形环。在航天飞机恢复飞行前,必须     

1988年世界各国运载器展望

美国和欧洲的大多数运载器在1986～1987年相继发射失败,现即将恢复发射。由于HM7B低温发动机轴承加热问题没有得到很好解决,所以多少会影响阿里安火箭的发射日期。美国航天飞机的固体助推器调试又出现意想不到的问题,因此它的飞行日期也要推迟。苏联将在1988年进行能源号大型运载火箭的第2次发射,并要完成其航天飞机的调试工作。印度则也希望在1988年对它的新型运载火箭ASLV进行第2次试验。目前,只有中国和日本的运载器没有发生任何问题,预计中国和日本在1988年要进行多次发射。     

大力神4工作重点已转移

大力神4是1984年末开始研究的,因为当时美国防部对国家完全依赖于航天飞机的做法感到担忧,而空军也特别想采购一种辅助性不载人运载火箭。根据研究,空军在1985年2月与马丁·玛丽埃塔公司签署了一项价值50亿美元、总共生产10枚一次性使用的运载火箭(CELV)的合同,它们将从范登堡空军基地的41号发射台以每年2枚的发射频度发射。 1986年1月28日挑战者号航天飞机爆炸,同年还有两次大力神34D发射失败,这些导致了大力神4生产计划大量增加,1986年增加了13枚大力神4。与此同时,开始在范登堡空军基地建造两个大力神4发射台。在以后的两三年内总共增加了23枚大力神4运载火箭,使其总数     

“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)