LE—5和LE—7发动机的研制经验

1994年2月4日,日本成功地发射了第一枚 H—Ⅱ运载火箭。这次发射成功预示着日本的宇航事业美好的发展前景。H—Ⅱ运载火箭将做为日本九十年代到下世纪初的主要空间运载系统。它最显著的技术特点主要体现在它的第一级发动机 LE—7和第二级发动机 LE—5A。这两种发动机均以液氢为燃料,液氧为氧化剂。独特的发动机设计特点,使得 H—Ⅱ运载火箭跻身于世界航天技术行列中并成为其中的佼佼者。LE—7和LE—5A 是以 LE—5发动机的技术为基础发展起来的。LE—5发动机是完全依靠日本技术研制出的第一种低温发动机,并成功地应用在 H—Ⅰ运载火箭的第二级上。本文着重介绍日本低温发动机研制的历史,展示这些发动机独特的设计以及研制中所遇到的技术问题。     

日本科学研究ETS—Ⅵ卫星用远地点液体火箭发动机

日本国家航空航天技术科研所和 IHI 公司共同研制发动机混合式头部,用于远地点点火的液体火箭发动机(为了将卫星从过渡轨道输送到转移轨道).该发动机用来输送日本质量为2000kg 的 ETS—Ⅵ重型卫星,计划在1994年用 H—Ⅱ火箭将这颗卫垦发射到     

日本的航天飞机HOPE将在1996年飞行

日本未来载人舱JEM将停靠在美国空间站上,美国航天飞机和日本的H2火箭以及日本航天飞机HOPE每年需要向空间站运送10～15吨货物,并把5～10吨货物送回地面。H2火箭可把10吨有效载荷送往低轨道,6吨有效载荷送往极地轨道。日本目前正在研制小型航天飞机HOPE,它不仅可以作为运载工具,还可用于回收有效载荷,并将为研制日本未来单级航天飞机进行技术准备。     

日本要改进火箭来提升竞争力

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和三菱重工公司即将开始H－2A和H－2B火箭的升级改进工作．以提高火箭性能,增强在商业发射市场上的竞争力。改进工作将分两个阶段。第一阶段经费约1亿美元．定于4月份启动．改进对象是两个型号的上面级,旨在提高火箭静地转移轨道运载能力。该阶段要求对可再次启动的LE－5B上面级发动机进行改造,     

日本的J—1运载火箭方案

从历史的角度来看,运载火箭的尺寸和有效载荷能力呈现出不断增大的趋势,日本也不例外。日本有两个机构目前正在研制大型火箭。日本宇宙开发事业团即将发射的H—2火箭将主要用于发射新型应用卫星,而日本宇宙航空科学研究所正在研制的M—5火箭将用于发射新型科学卫星。在这种情况下,这两个机构都认为,利用现有的固体火箭技术研究小型运载器不仅很容易实现,而且也将是有益的。正是基于这种考虑,日本宇宙开发事业团在宇宙航空科学研究所的协助下开始了J—1小型运载火箭的研制工作。     

H-2的改进型和火箭飞机

日本宇宙开发事业团在国际宇航联1989年年会上首次介绍了它的H-2火箭的改进型(又名H-2A)和可回收运载器“火箭飞机”,后者将在日本高超音速航天飞机问世前接替H-2火箭。预计H-2火箭于1993年投入使用,H-2A大约在1999年投人使用,火箭飞机在2001年左右使用,航天飞机则在2010年前后投入使用。H-2A和火箭     

印度将自行研制低温发动机

在俄罗斯决定不向印度的空间研究机构提供有关的发动机技术之后,印度已决定自行开发低温液氢液氧火箭发动机技术,以用于它的静地轨道卫星运载器(GSLV)。这种运载器原定于1995年首次发射,但由于俄罗斯迫于美国的压力而中止了协议,它的首射时间将推迟到1998年。     

液体火箭发动机现状与发展

本文概述了液体火箭发动机的发展现状,分析了世界航天运载器与液体火箭发动机发展趋势,提出了中国未来航天运载器和液体火箭发动机发展思路。指出发展航天应以带动高科技的发展和推动国民经济增长为目的,以近期需求与长远发展相结合,坚持自主研制开发为主、吸收国外先进技术为辅的发展原则。     

美GD公司将研制新型半人马座

美国通用动力公司(GD)准备研制一种单发动机半人马座上面级,以求提高美运载火箭的性能和可靠性。目前该公司正在寻求让美空军为该计划投资。 这种单发动机上面级将在90年代末投入使用。它可用于通用动力公司的宇宙神和马丁·玛丽埃塔公司的大力神,提高其有效载荷运载能力和可靠性,改进可操作性,同时降低操作费用。它还可用于太空升运者(Spacelifter)运载火箭。太空升运者是用来接替已被取消的国家运载系统计划的新一代运载器,低地轨道运载能力为9吨。     

运载火箭发动机动力循环综述

对将来的空间运载系统来说,关键是要降低发射成本、提高运载器的可靠性和工作效率。对各种运载器的系统分析结果表明:采用总体结构和推进系统先进的单级入轨运载器能够达到这个目标。本文将介绍所有液体火箭发动机动力循环方式,接着针对各种循环类型的发动机进行运载器/推进系统组合分析,旨在确定将来的单级入轨运载器推进系统和与之相关的热力循环方式。现有的和已提出的具备完成单级入轨任务的发动机动力循环方案在此也做了阐述。     

可复用运载器技术的发展趋势

可复用运载器代表了未来航天运输技术的发展方向。在世界各航天发达国家和地区中，欧美和日本等都在为从一次性使用火箭时代向可复用运载器时代过渡进行着各种技术准备。美国政府在研制出了部分可重复使用的航天飞机后，还曾开展过空天飞机研制计划及 X－ 33和 X－ 34等可复用运载器技术验证计划，今后 5年里将动用 45亿美元开展“航天发射计划”（ SLI），为第二代可复用运载器的研制工作开路。美国的一些私营企业也提出了多种可复用运载器方案，试图在未来的航天运输市场上抢得先机并有所作为。欧洲正在通过其“未来运载器技术计划”（ …     

针对可重复使用和重复起动应用而对俄罗斯NK—33火箭发动机进行的改进和验证试验

Aerojet 公司得到俄罗斯登月计划使用的已经飞行验证的液体火箭发动机后,用现代仪器和控制把它改进成可重复使用和重复起动发动机,并用热试车验证了这些改进项目。NK—33液氧/煤油发动机是 Samara 州科学和生产企业“TRUD”(现称为N.D.Kuznetsov Samara 科学技术公司)为苏维埃 N—1运载器设计制造的。该补燃发动机产生的高压(14.54MPa 的室压)和高性能(真空比冲为3246m/s)是西方的烃类发动机从来也没有实现过的。Aerojet 公司引进了36台 NK—33发动机、9台 NK—43发动机(N.D.Kuznetsov SSTC 同一发动机在上面级的翻版)。NK—33发动机改进后将首先用于 Kistler K—1运载器。改进项目有:用电磁阎替换火药起动阀;替换推力和混合比控制用的机电起动阀;重新设计吹除供给系统;更换涡轮泵起旋和主燃烧室点火器的固体推进剂;为增加万向节和推力矢量控制架而重新设计更换机架。增加阀、火药起动器和管路以重新起动发动机,更换设备和电缆束。Aerojet 对该发动机进行了成功的热试车,以验证新部件和结构,并开始研究可重复使用 Kistler 运载器上的发动机耐用性。本文描述了对原始俄罗斯发动机的改进项目,报道了至今为止的试验结果。     

转换型发动机,一种应用于单级入轨/跨大气层运载器的混合型发动机方案

为了用于单级入轨/跨大气层运载器的需要,提出了一种独特的发动机设计思想。这是一种混合循环的发动机,暂时称之为转换型发动机。它实质上是一种涡轮喷气的火箭(ATR),不过它有一个提供空气和喷射液态氧化剂的特殊入口,通过改变喷射液态氧化剂和进入空气量的比例从0到100％,这样发动机能连续地从空气吸气式模式转变到火箭模式。此外它还可以从转换中必须的喷射过程中得到很大的好处,此过程中进入的空气流提供了有效的冷却。在飞行上升弹道段的很大部分,使得转换型发动机工作在空气吸气式状态,因此它改进了单级入轨/跨大气层运载器的推进剂和载荷的比例。     

衬层—推进剂界面脱粘的超声谐振检验技术综述

利用一维四分之一波长谐振原理改进的扫描频率超声探伤(SFUI)方法成功地对固体发动机衬层和推进剂之间界面脱粘进行了检验,并已用于对H—Ⅰ火箭上面级及对模拟的H—Ⅱ火箭助推级的生产过程和实验现场检验。     

联合技术公司的无人载荷运载新方案

联合技术航天设备公司提出了一种无人载荷运载器(UPC)方案,它用航天飞机的三台主发动机、两个固体火箭助推器推进。运载器和助推器都装在航天飞机外贮箱上,主发动机和电子设备装在运载器尾部。     

固体火箭发动机技术发展综述

火箭发动机的研制始终是推进航天技术和探索未知空间的重要支柱,固体火箭发动机以成本低、可靠性高等特点,常被选作推进系统,针对航天工程中火箭运载、在轨维修和精确制导等技术的需求,重点梳理了多年来美国、俄国、日本、欧洲和中国固体火箭发动机的研究进展与成果。以火箭运载和精确制导为临界点,将固体火箭发动机进行大小型区分,基于整体式和分段式的特点,列表对比了大型固体火箭发动机的长度、直径、推力等重要技术参数。沿着时间的发展主线,概述了小型单/双脉冲固体火箭发动机的工作原理、结构参数、飞行测试结果等。通过对比国内外的研究成果,揭示了国内固体火箭发动机发展的技术差距,提出了固体火箭发动机发展的关键技术。     

美国德尔它Ⅱ运载火箭的性能特点

德尔它Ⅱ运载火箭的性能体现了当前美国中型运载火箭的技术水平。本文全面论述了德尔它Ⅱ火箭的性能特点,对其总体结构和参数,一、二、三级发动机的性能和改进,固体助推器的改进创新及捆绑方式,制导系统的特点,运载能力的提高等进行了系统的介绍和分析,并简要总结了德尔它Ⅱ火箭的技术发展原则。     

双燃料单级入轨火箭的性能优化

在LOX/RP—1和LOX/LH2发动机并行使用的单级入轨火箭中,运用最优控制理论使得火箭性能达到最佳。出于简单性和本文只进行理论特性研究方面的理由,对火箭的运动分析没有考虑引力和气动力的影响,文中假定贮箱质量按推进剂总加注量比例计算。对于给定的有效载荷和速度增量来说,最优控制的目标是运载器总质量或干质量最小。分析结果给出了发动机混合比的最优值和烃发动机的最佳关机时间。结果证明:在起飞时,采用烃发动机可以使运载器系统干质量最小;然而,在总质量最小的情形下,运载器仅需要最高的速度增量。文中也考虑了发动机推力水平和质量大小对火箭性能的影响。     

基于RBCC的天地往返运载器动力方案研究

基于火箭基组合循环发动机(RBCC)的结构组成、工作过程和特点,结合某吸气式重复使用天地往返运载器所提出的动力需求,分析了采用RBCC组合循环发动机作为该运载器动力方案的可行性和动力系统指标,设计并计算了RBCC组合循环发动机在各个工作模态下的性能参数.针对相同的运载器使用要求,采用相同的总体和气动力参数,通过飞行弹道仿真,计算和比较了采用RBCC发动机和纯火箭发动机两种动力方案的天地往返运载器方案.研究结果表明,相对于纯火箭动力,采用RBCC动力能明显减小运载器的燃料消耗,并增大其航程.     

航天运载固体发动机的应用研究

本文提出了固体发动机用于航天运载的两个方案:全固体方案和液体芯级固体助推方案.对固体火箭发动机的可靠性、安全性和成本等问题作了详尽讨论,并与液体火箭发动机作了比较.