基于可视化平台的液氢/液氧火箭发动机核心部件质量计算

运载火箭总体方案论证阶段,为了选择推进系统方案需要对发动机的质量、性能等参数进行比较和优化,但是液体火箭发动机的质量是很难估算的,影响发动机质量的因素很多,几乎没有什么规律可循,估算发动机质量的工作只能是非常粗糙的。依据液体火箭发动机主要部件的特点及工程经验,提出了发动机核心部件的质量计算模型;给出了发动机推力室和涡轮泵2部件的2种计算模型并进行了比较。最后,采用VC++平台设计了可视化的计算界面,并结合国内外的发动机进行了验证。     

重型运载火箭发动机机架与舱段传力结构一体化拓扑优化设计

运载火箭发动机机架与舱段传力结构主要负责将发动机的推力载荷有效传递至箭体壳段,是火箭结构系统中的关键部位。为充分考虑重型运载火箭发动机机架与舱段传力结构之间的耦合影响,寻找合理的传力路径并实现结构高效承载,对其开展了联合最优传力路径分析及结构优化设计。考虑变形、质量、设计空间、制造约束等设计要求,以整体刚度最大化为目标...     

残骸落区对火箭构型影响论证

残骸落区的选择是在运载火箭构型设计时必须首要考虑的设计因素,其设计结果直接关系到落区内人民生命财产安全,因此残骸落区必须避开人口稠密、重要设施区域。然而运载火箭残骸的被动段轨迹与上升段轨道设计直接相关,过近或过远的落区都将影响火箭上升段轨道的设计结果,进而影响运载火箭的运载能力。本文以典型二级火箭论证为例,开展了基于落区约束火箭构型的总体方案优化,运载能力变化充分说明残骸落区对火箭构型论证的影响,为后续构型论证工作的高效开展夯实了基础。     

固体火箭飞行静载荷计算的偏差使用方法优化

新型固体火箭对提升运载效率的需求日益强烈,由此发展出一些以提升载荷设计精度为目标的载荷优化方法,可有效实现结构的减载减质。现有优化方法仅考虑单项偏差,未考虑各项偏差间的匹配性和传递过程的合理性,很大程度上限制了载荷设计精度的进一步提升。梳理和分析了载荷计算过程涉及的多项参数偏差,提炼出原始偏差和过程偏差的概念,指出了传统方法在偏差使用及传递过程中的不合理。在此基础上,充分结合新型固体火箭的研制特点,改进了偏差的使用方法,降低了过程偏差对载荷计算精度的影响。结果表明该方法可有效提高载荷设计精度、准确性和效率。     

含滑行时间约束的真空段弹道设计研究

由于动力系统及测控资源的约束,工程中存在着末级两次点火但滑行时间受限的运载火箭真空段弹道设计问题。基于线性引力场的假设,引入含滑行时间约束的切换条件,从而将含固定滑行时长的弹道优化问题转换成对两点边值问题的迭代求解和对运动方程的积分,并通过多个算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。同时,研究了迭代过程中滑行段不同弹道预报方法对弹道设计的影响,结果显示较高的预报精度可以获得更优的弹道设计结果。该方法提供了一种新的弹道设计思路,在总体方案论证或初步设计阶段可以替代传统设计方法,以有效提升弹道设计效率,优化火箭方案。     

固体火箭冲压发动机一体化CAD系统设计

针对固体火箭冲压发动机的特点，研制了固体火箭冲压发动机CAD软件，该软件系统包括了燃气发生器设计、助推补燃室设计、进气道设计、发动机性能计算和飞行弹道的计算。使用该系统可进行固体火箭冲压发动机总体方案论证，预估发动机的主要结构尺寸和发动机的整体性能。本文以一假想的空－空弹用固冲发动机方案设计为例，介绍固冲发动机设计步骤和软件系统的特点。     

基于修正Newton法的固体火箭能量管理弹道设计

为满足新型有效载荷的发射要求,需研究满足多终端约束、不同关机能量的固体火箭弹道设计方法。研究了固体火箭耗尽关机的能量管理技术,采用姿态机动能量管理方法,通过在三级偏航通道建立能量管理程序,建立了参数化的飞行程序模型,采用修正Newton法求解多终端约束弹道设计问题。计算结果表明,这种方法可实现不同关机点能量的多终端约束弹道设计。另外,通过不同关机能量滑翔段射程的分析,进一步论证了这种弹道设计方法在新型载荷发射中的价值,该方法简单、可行,有用于工程设计的潜力。     

火箭架线作业装置的设计与试验

介绍了火箭架线作业装置设计的总体方案、挂线部位选择、牵引绳放线方案、架线火箭的受力分析及弹道计算方法等内容。通过试验验证了设计方案和改进措施是可行的。     

一种新型高可靠箭载综合电子平台设计与实现

基于“总线+硬件冗余+结构+软件架构”平台定义,提出一种新型高可靠箭载综合电子平台：机外采用航天实时以太网(Aerospace Time-Triggered Ethernet, ATTE)总线,机内采用GLINK总线,基于6U-VPX模块结构建立了“主控三冗余+执行双冗余”的硬件平台,嵌入基于“火箭云”的实时分区操作系统。对GLINK总线和执行控制电路进行了可靠性设计提升,提出结构一体化高功率散热设计和大质量力学设计方法,研制出新型高可靠综合电子平台样机,性能分析和实测结果表明了新平台的优越性。     

液体运载火箭长细比设计研究

在运载火箭的总体设计中,火箭长细比是一个非常重要的设计参数,它对火箭构型方案的确定、箭体直径的选取等具有决定性影响,通常需要综合权衡载荷、结构效率、姿控稳定性、生产制造以及运输等多方面的因素来确定,火箭长细比设计对箭体直径统一、火箭型谱研究也有重要意义。梳理了火箭长细比设计过程中应遵循的原则,简要介绍了火箭长细比优化设计的方法和途径,并分析了长细比对运载火箭设计的主要影响。     

运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析

先进热防护技术是可重复使用运载火箭研制的关键技术之一,具有高结构效率的防热/承载一体化热防护系统是运载火箭极具潜力的备选热防护方案。本文系统地总结了可重复使用运载火箭尾舱段防热和承载两方面的设计要求,设计了一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护系统。开展了运载火箭尾段一体化热防护系统设计,进行了代表性单胞结构的高温环境地面试验,揭示了复合材料一体化热防护系统的防隔热机理。同时施加力学和热流载荷,利用有限元方法对运载火箭尾段进行了热力耦合分析,获得了尾段结构的温度场、应变场和应力场。结果表明:在典型载荷工况下一体化热防护系统内壁温度保持在89.2℃以下,内部最大应力不超过9.53 MPa,安全系数达到1.89。     

新一代运载火箭地面测试发控系统一体化设计概述

系统介绍了以民用新一代运载火箭 (系列 )为背景 ,以一体化的设计思想为指导原则 ,开展的地面测试发控系统的研究、设计工作 ,着重论述了以控制系统为核心的一体化设计的必要性和可行性 ,同时对地面测试发控系统设计方案和总体布局进行了概括阐述     

运载火箭多体动力学建模与仿真技术研究

针对新一代运载火箭结构动力学与控制系统耦合强烈、严重影响火箭的飞行稳定问题,提出一种基于多体动力学虚拟样机建模与仿真的方法,有效解决运载火箭姿态动力学模型地面难以验证的困难.首先阐述了在运载火箭姿态动力学分析中应用多体虚拟样机的基本思路;然后对多体动力学模型与传统火箭姿态动力学模型在建模原理上的差异进行分析,指出引入多...     

导弹/火箭制导、导航与控制技术发展与展望

本文对导弹/火箭制导、导航与控制(GNC)技术的发展进行了综述。总结归纳了不同阶段GNC关键技术的突破与跨越,重点对惯性导航、组合导航、摄动制导、闭路制导、迭代制导、频域设计、全数字设计、冗余控制、自适应控制等多项技术进行了总结和应用成果论述。〖JP2〗对未来GNC技术的发展进行了思考与展望,并提出了七项关键技术。针对更聪明、更自主的弹/箭控制技术发展需求,提出并分析了“会学习”弹/箭的制导、导航与控制技术。     

长征八号运载火箭减载效果评估及验证（英文）

LM-8 inherited mature modules from other launch vehicles, adapting the overall design through the combination of engine throttling, wind compensation and load relief control, so as to reduce the aerodynamic load during flight. This paper proposes a rapid evaluation method for load relief performance, which takes launch vehicle's characteristics, wind field, control parameters, aerodynamic deviation and structure deviation into consideration, and provides a quick estimation method for load relief performance. The load relief performance of the LM-8 launch vehicle estimated by this method achieved 10%-20% in pitch and 20%-40% in yaw. The specific results are related to parameter deviation, the altitude of wind shear and the relationship between wind direction and trajectory angle. Simulation results for a typical case with six degrees of dynamic freedom of flight proves that the comprehensive load relief performance would be between 14% to 34%, which is in line with the aforementioned method. In addition, simulation results indicate that the more severe the wind shear is, the better performance of load relief can be achieved.     

基于数字孪生的火箭结构设计制造与验证技术研究

对数字孪生技术和运载火箭结构设计制造与验证的数字化技术现状进行介绍,在此基础上对基于数字孪生的火箭结构设计制造与验证技术开展论证,主要包括基于数字孪生的结构设计技术、基于数字孪生的结构制造仿真技术和基于数字孪生的结构试验仿真与控制技术3个方面。与现有技术相比,基于数字孪生的火箭结构设计制造与验证技术增加了面向过程的虚拟映射、模型驱动和数字管理等关键要素,加强了模型和数据对结构研制过程的预测、监测和控制作用,能够进一步提高设计效率,加快试验周期,提升结构的精细化和轻量化水平。     

基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统研究

简要介绍了PXI总线技术的发展情况,阐明了PXI技术的优越性及其在军事航天领域应用的重要意义。参考现有产品资料,设计了基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统的硬件组成和软件框架。该技术的应用将进一步推动运载火箭测试发射系统的智能化、通用化和小型化,从而提高运载火箭的整体性能。     

弹道学在运载火箭总体设计中的实践与展望

简要介绍了运载火箭弹道学的主要研究内容,从弹道设计的基本方法出发,着重分析了弹道设计对于运载火箭总体设计的重要影响。在回顾我国运载火箭弹道学发展历史的同时,对我国运载火箭弹道学的特点进行了系统总结。最后结合后续我国运载火箭发展的技术需求,对弹道学的未来发展进行展望,提出了若干重点研究方向。     

两级运载火箭回收方案设想

文章通过对K—1运载火箭的回收方案进行分析研究,提出回收质量分别为10t和20t的两级运载火箭的回收方案设想。文章指出,根据现有的回收技术水平,对运载火箭的回收是完全可行的。     

The relevance of economic data in the decision-making process for orbital launch vehicle programs,a U.S. perspective

Over the past fifteen years, major U.S. initiatives for the development of new launch vehicles have been remarkably unsuccessful. The list is long: NLI, SLI, and X-33, not to mention several cancelled programs aimed at high speed airplanes (NASP, HSCT) which would share some similar technological problems.The economic aspects of these programs are equally as important to their success as are the technical aspects. In fact, by largely ignoring economic realities in the decisions to undertake these programs and in subsequent management decisions, space agencies (and their commercial partners) have inadvertently contributed to the eventual demise of these efforts.The transportation revolution that was envisaged by the promises of these programs has never occurred. Access to space is still very expensive; reliability of launch vehicles has remained constant over the years; and market demand has been relatively low, volatile and slow to develop. The changing international context of the industry (launching overcapacity, etc.) has also worked against the investment in new vehicles in the U.S. Today, unless there are unforeseen technical breakthroughs, orbital space access is likely to continue as it has been with high costs and market stagnation.Space exploration will require significant launching capabilities. The details of the future needs are not yet well defined. But, the question of the launch costs, the overall demand for vehicles, and the size and type of role that NASA will play in the overall launch market is likely to influence the industry. This paper will emphasize the lessons learned from the economic and management perspective from past launch programs, analyze the issues behind the demand for launches, and project the challenges that NASA will face as only one new customer in a very complex market situation. It will be important for NASA to make launch vehicle decisions based as much on economic considerations as it does on solving new technical challenges.