固体火箭推进技术发展的几点思考

固体火箭发动机具有结构简单、可靠性高、便于机动部署和快速响应等优点,是战略/战术导弹武器的主要动力装置和航天运载火箭系统的重要动力源。介绍了世界各国现役典型固体火箭发动机及其采用的先进技术,分析了西方航天强国与我国的固体火箭推进技术发展水平与差距。针对我国航天发展及国防装备需求,提出了固体火箭推进技术如何发展、研发工作如何开展若干问题的几点思考,为我国固体火箭推进技术研究提供参考。     

世界液体火箭推进技术发展态势分析

本文阐述了前苏联、俄罗斯、美国、日本和西欧液体火箭推进技术的发展历程、现状及发展趋势;总结了他们的研制经验和教训。在此基础上提出了我国液体火箭推进技术的发展设想。     

液体火箭推进技术研究工作的进展

第三届国际液体火箭推进会议于1997年8月11日至13日在北京举行,中、美、俄、法、德、英、意等国航天专家、学者一百多人参加了这次会议。会上发表论文35篇,内容涉及主级推进、上面级和航天器推进、理论和试验研究、以及未来空闻探索的推进技术等。中国航天工业总公司高级技术顾问任新民院士任本届会议主席,他在会议开幕词中回顾了世界液体火箭推进技术的发展历程,并展望了21世纪液体火箭推进技术的发展前景。在此会议上发表的论文,集中地反映了近年来在液体火箭推进技术研究工作中所取得的进展。论文学术永平较高,并具有相当的深度,这对我国液体火箭推进技术今后的发展有一定的参考和借鉴作用。下面着重在几个方面作简要述评,并结合我国实际情况对今后工作提出一些想法和建议。     

美国航天固体火箭述评

本文介绍了美国航空与宇航学会固体火箭技术委员会对美国固体火箭工业能否满足未来航天事业需要所做的评价。文章回顾了固体火箭在美国航天史上的作用;讨论了现有固体火箭在未来航天系统中的应用;论证了对新型固体火箭的要求和继续研究和发展固体火箭推进技术的必要性。本文强调了保持美国固体推进技术及其应用的领先地位的重要性。这不仅是出于安全的需要,也是为了与其它国家争夺发射市场的需要。     

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。     

液体火箭发动机替代固体捆绑式火箭发动机助推器研究

本文将讨论应用简单的挤压式液体火箭发动机助推器替代现有固体捆绑火箭发动机的可能性,并且探讨如何制造同固体火箭发动机相同经济效益的火箭发动机,而不出现固体火箭发动机的安全和操作缺限。固体火箭发动机经济效益好并被广泛使用。但是它表现出明显的安全和操作缺限,用现有经费模型探讨固体火箭发动机的经济效益,并说明其原因。为此促使我们比较分析简单的挤压液体火箭发动机级,此液体火箭发动机级采用固体火箭发动机有相同经济效益的烧蚀冷却液体火箭发动机。本研究所选择的液体推进剂是过氧化氢和煤油,它具有可与固体火箭发动机相竞争的经济和性能特性。研究表明没有实际的液体推进剂组合可以获得固体火箭发动机那样的的密度比冲,应用过氧化氢和煤油的液体火箭系统是现有或未来运载火箭增加推力的一种经济的方案。     

国外固体火箭发动机技术新动向

近年来,国家政策与技术创新共同推动固体火箭发动机产业发展。国外通过制定固体火箭发动机技术发展路线图,引领技术发展方向;同时还成立了跨政府、工业界和学术界的机构,促进国家火箭推进工业基础领域之间的合作和资源整合,明确技术发展要求,为国家决策提供支持,加强国家火箭推进工业的全球竞争力。重点企业亦通过资产重组的方式积极应对固体火箭发动机领域的竞争态势。同时,国外下一代固体火箭发动机技术研究正在稳步推进,开展了各种政府、大学或企业计划下的扶持创新性技术研发,尤其在型号研制背景下,对接近相当成熟度的先进技术开展应用研究,实现发动机性能水平提高。低成本技术与新材料技术成为发展重点。     

《火箭推进》征稿启事

一、《火箭推进》是航天推进技术研究院主办的运载器与导弹动力专业的学术刊物,专业方向侧重于液体火箭发动机。二、《火箭推进》为双月刊,国内外公开发行,主要刊载以下内容: 1.火箭发动机专业基础理论研究、关键技术研究方面的学术论文; 2.国内外火箭发动机发展现状及前景的专题论文及综述;3.国内外火箭发动机的新材料、新工艺、新技术、新结构;4.火箭发动机及其组件在研制试验过程中出现的故障及解决方法;5.火箭发动机测试技术和试验技术;     

过氧化氢/煤油发动机试验中压差式孔板流量计的设计

论述了液体火箭发动机用过氧化氢作为推进剂进行试验的过程中流量测量可采用的方式。提出了压差式孔板流量测量和角接式取压结构在过氧化氢／煤油发动机试验中的应用技术。针对过氧化氢／煤油发动机试验中流量测量提出了研究需要解决的关键技术。     

《火箭推进》征稿启事

一、《火箭推进》是航天推进技术研究院主办的运载器与导弹动力专业的学术刊物,专业方向侧重于液体火箭发动机。 二、《火箭推进》为双月刊,国内外公开发行主要刊载以下内容： 1．火箭发动机专业基础理论研究、关键技术研究方面的学术论文; 2．国内外火箭发动机发展现状及前景的专题论文及综述;     

我国大推力补燃氢氧发动机研究进展

氢氧火箭发动机因具有很高的性能,在国内外运载火箭中得到了广泛应用。为了更好地开展深空探测,必须研制大推力氢氧火箭发动机。本文综合分析了国内外氢氧发动机的发展历史和现状,简要介绍了我国220 t补燃循环氢氧发动机方案和关键技术研制进展,该技术方案先进。通过开展试验件冷态试验和缩尺组件热试验等,研究了核心部组件的关键技术和方案选型。开展全尺寸预燃室热试验等分系统热试验,研究组件级技术,初步突破了部分关键技术。建议加快开展大推力氢氧发动机工程研制,促进我国航天推进技术发展。     

烃类推进剂航天动力技术进展与展望未来

为研究烃类推进剂航天动力技术在中国的后续发展和未来应用方向,对比分析煤油、甲烷和丙烷等典型烃类推进剂的物理化学性质和应用特性,简要介绍烃类推进剂航天动力在一次性运载火箭、可重复使用运载器、高性能上面级推进、无毒空间推进和吸气式推进领域的发展动态及应用状况。当前国内外航天动力系统的发展和应用情况表明,以液氧煤油发动机和液氧甲烷发动机为代表的烃类推进剂航天动力将引领未来高性能低成本航天推进系统的发展趋势,依照中国液氧/烃火箭发动机的研制进展和技术水平,以其为核心的新型动力体系在中国未来的天地往返、载人登月和深空探测等多任务适应性方面具有良好应用前景。     

The comparative analysis of the forecasts of development of rocket propulsion in past and now

Consideration is being given to use the known long and short forecasts of development of rocket engines in past - at the beginning of development of a missile engineering (K. Tsiolkovsky etc. pioneers of rocket propulsion); on the eve of launching of the artificial satellite of Earth (A. Blagonravov); after manned flight of Yu. Gagarin (V. Gluchko); after manned flight on Moon (“ The Forecasts on 2001 ” on materials of readings R. Goddard in USA); in middle of 70-s' years (D. Sevruk, V. Prisniakov) and at the end of 20 centure. Last years under the initiative R. Beichel and M. Pouliquen IAA. Advanced Propulsion Working Group carries out large researches on definition of the tendencies of development of rocket propulsion for the next forty years, the outcomes which one will be used in the report. The comparison of development of rocket propulsion expected to the end of 20 century and real-life is given. The report analyses the errors of the forecasts of the past - the absence reliable prognostic procedure; the euphoria of the maiden successes of conquest of space; dominance of military and political- propaganda motives of implementation of the space programs before economical; to keep developments secret; competition of two super-powers USSR and USA etc.     

可贮存推进剂泵压式液体火箭发动机多次起动系统研究

在推力超过一定量级、任务时间较长的情况下,泵压式发动机比挤压式发动机具有明显的技术优势。从国内外上面级及重型空间飞行器推进系统的发展需求来看,均要求其主发动机具有多次起动工作的能力。针对采用可贮存推进剂的泵压式液体发动机多次起动需求,对几种可选的多次起动系统方案进行了比较分析,介绍了起动箱式起动系统的研究情况。     

液体火箭推进系统频率特性的灵敏度分析

针对液体火箭飞行过程中POGO振动对火箭系统的不利影响,建立了液体火箭推进系统动力学模型,以区间数学为理论基础,对推进系统频率特性进行灵敏度分析,得到了推进系统的流体惯性、阻力和刚度参数对推进系统频率特性的影响规律。研究结果表明：液体火箭推进系统振动频率对流体惯性参数的敏感程度比流体阻力参数和流体刚度参数明显大,泵前短管流体惯性的变化对推进系统振动频率的影响最大,补偿管路流体刚度的变化对推进系统振动频率的影响最小。为合理设计推进系统的动力学参数,降低推进系统的振动频率,抑制 POGO 振动的发生提供理论依据。     

探空火箭动力系统优化设计

提出了探空火箭动力系统设计参数优化计算方法.综合考虑了动力系统与火箭外弹道之间的关系.在给定有效载荷、最高射高的条件下,选取动力系统的设计参数使火箭的起飞质量最小.选用了增广拉格朗日法约束优化技术和牛顿迭代法求解数学模型.计算结果表明,该计算方法是合理的.     

Hydrogen storage materials for microthrusters: Basic performance analysis

The increasing market request for mini and microsatellites has led in the recent years to the development of small propulsion devices referred to as microthrusters. In the realm of microthruster different classifications have been made which help understanding the possible solutions depending on the satellite mass class and on the required thrust level. The present paper addresses thrusters for the class of microsatellites, that is that of satellites of 10–100 kg mass. A novel solution is proposed for microthruster which is based on hydrogen storage by chemical bond in hydrogen rich materials. Hydrogen microthrusters are studied resorting to basic rocket science. The results allow one to get a first evaluation of the possible advantages achievable once the proposed materials will be made safely available.     

液体火箭凝胶推进剂燃烧特性研究进展

液体火箭凝胶推进剂燃烧特性是凝胶推进技术发展的关键问题之一。综述了液体火箭凝胶推进剂燃烧特性研究状况与进展,详细阐述了凝胶液滴燃烧机理,总结分析了凝胶推进剂燃烧特性三种试验研究方案和四种理论研究模型的特点,指出了研究凝胶推进剂燃烧特性的重要性并对进一步的研究工作提出建议。     

关于RBCC动力系统的思考

回顾了RBCC动力系统研发的历程和趋势,分析了RBCC动力系统的速度、高度等基本特性。建议RBCC动力系统研发应致力于火箭发动机与冲压发动机功能的拓展与完善,注重综合性能的提高;加强与飞行器一体化设计,考虑进气道、燃烧室、尾喷管及燃油供应系统的共用;依据具体飞行器方案开展关键技术攻关和基础技术研究;首先开展临近空间高速、机动飞行器动力系统研发,针对两级入轨动力系统之二级开展关键技术攻关。