水平起落完全重复使用的下一代航天飞机

概括介绍第二代水平起落、可重复使用航天飞机的发展情况、基本工作原理和主要特点;航天飞机技术的突破,必将推动现代航空技术的发展.着重叙述目前世界各国所提出的各种航天飞机方案,其主要技术性能、工作特点及方案论证情况,这包括英国的HOTOL、西德的S(?)nger和美国的“东方快车”.在这方面,目前美国暂处于领先地位.发展第二代航天飞机有五项主要的关键技术:1.吸气式组合推进系统;2.材料;3.结构;4.飞行控制和稳定;5.高超音速空气动力技术.     

未来的大型运载工具

概括介绍现有运载工具的技术发展水平和运载能力,对未来发展趋势作了展望,叙述了几种用于完成下一世纪飞行任务的运载工具可行方案.对一次性使用和可重复使用的运载工具的运输成本比进行计算,并绘出在低轨道飞行任务中运输成本比与累积有效载荷质量的关系曲线.大推力运载工具(HLLV)可以以约500美元/公斤的平均成本承担总共10万吨的空间发射任务.结论是,未来肯定将需要和研制出在低轨道载送乘客的第二代航天飞机和多用途的大型空间运输机.     

霍托尔空天飞机

为与美国航天飞机争夺世界卫星发射市场,欧洲急于研制自己的下一代空间运载工具.“霍托尔”水平起降单级入轨空天飞机便是吸引人的方案之一.“霍托尔”的新颖之处是采用组合式发动机—RB545吸气式氢氧发动机.这种发动机兼有空气喷气发动机和火箭发动机两者的优点.“霍托尔”在结构和气动布局设计、材料选择和防热措施方面也有许多独到之处.最后介绍“霍托尔”的飞行方案和飞行程序.     

“赫尔墨斯”推进系统设计

“赫尔墨斯”航天飞机是一种载人的、可重复使用的飞行器.它要用新的“阿里安”5发射到低地球圆形轨道和极轨道.当“赫尔墨斯”脱离“阿里安”5后,即机动飞行到其所要求的工作轨道上.讨论了两种入轨的推进概念:组合式可重复使用系统和分离式一次性使用系统.重点研究组合式系统.但也分析了一次性使用系统对本研究结果的影响.讨论了推进系统的基本流程图的设计步骤,并提出几种导致选择基本推进系统流程图的比较方案.示出了改变外形的最新“赫尔墨斯”对流程图的影响.     

“赫尔墨斯”小型航天飞机综述

全面而详细地介绍欧空局“赫尔墨斯”小型航天飞机的性能及研制情况.可重复使用的“赫尔墨斯”是欧洲未来空间系统的最重要的组成部分,它借助“阿里安”5运载火箭垂直起飞达到预定轨道,返回时能像高超音速滑翔机一样水平降落在指定的跑道上.“赫尔墨斯”有载人和不载人两种飞行方式.法国宇航公司和达索-布雷盖公司推出了各自的“赫尔墨斯”方案.最后介绍“赫尔墨斯”最终方案的推进系统、防热系统、结构布局和电源系统等,以及该航天飞机的飞行计划.     

先进的重复使用空天飞行器方案研究

为满足90年代及下一世纪空间开发的需要,必须研制比航天飞机更完善的反应时间短的多用途重复使用空天飞行器.美国兰利研究中心提出了11种方案,它们分属垂直起飞和水平起飞两大系列,包括单级、两级和三级等各种型号.对各个方案作了详细的分析和比较.研究的重点是飞行器的气动力和热力特性、材料、轨道和结构的最佳化,以及飞行中的有效载荷等.     

国外天地往返运输系统发展述评

本文首先叙述了天地往返运输系统的发展趋势,分析对比了各种未来的运载器方案,介绍了方案选择的决定因素;最后对未来运输系统的发展提出了作者的看法。     

空间运输的发展方向

国际运载系统的近期目标是将至少5000kg的有效载荷送往地球同步轨道(CEO).美国将用带有新的上面级的航天飞机和辅助性一次性使用运载火箭(CELV)如“大力神”34D 7/“半人马座”来实现这一目标.苏联的运载工具和欧空局(ESA)的“阿里安”5也将能实现这个目标.美国显然将恢复采用机/箭混合编队政策,而只用航天飞机完成载人飞行任务.ESA的“赫尔墨斯”和苏联航天飞机也主要用于载人飞行.苏美两国都花了巨大的人力物力来研究第三代空间运输系统,迅速及时地以低成本将重型载荷送入轨道.空天飞机和HOTOL(水平起降)、航天飞机型火箭(SDV)和大推力运载火箭(HLLV)等各种方案都在研究之中.这些第三代运载工具将满足民用和军用需求.民用包括扩大现有商业活动、地球观察、空间生产、空间站和载人飞行,以及其他尖端任务,如火星探险(载人和不载人)、月球基地和大型空间动力系统.军用可能包括先进的情报和侦察系统、宇宙飞船服务和维护任务、SDI支援系统,以及永久性空间驻人基地.实现这些目标将需要研制空天飞机.空天飞机还将发展成用以完成高速空天运载和灵活反应任务的飞行器.叙述中型运载火箭、先进的航天飞机和空天飞机的现有设想和早期计划.讨论SDV和地球至低轨道大推力系统,介绍“赫尔墨斯”和苏联航天飞机.     

航天飞机的导航和制导问题

航天飞机的导航、制导和控制是保证其可靠性的重要方面.导航、制导和控制系统必须采用冗余技术,具有较强的冗余管理功能.航天飞机的飞行通常分为上升、轨道运行和再入返回三大段.详细叙述航天飞机发射前的初始校准和对准,上升段、轨道飞行段和再入返回段的导航、制导问题.     

航天飞机发动机的焊接

美国洛克威尔公司Rocketdyne分公司用机器人气体保护钨极电弧焊焊接航天飞机主发动机.该公司在独特的焊接结构中采用的是高强度合金钢,其中包括镍基和铁基的铬铁镍合金和不锈钢.采用机器人技术能解决这一焊接所带来的难题.这项技术包括初步使用预编程机器人焊接单元、视觉焊缝跟踪器、焊缝熔池焊透传感器和脱机编程.对该焊接系统结构、性能和操作顺序作了详细介绍.焊接系统的核心是Cybotech机器人和RC-6控制器.最后叙述马歇尔空间飞行中心和Rocketdyne公司对这一技术的研究工作.     

水平起飞单级与双级入轨空天飞机比较

未来的空间活动将需要使用比现有的运载工具更经济和更可靠的空间运输系统。装有吸气式发动机、水平起飞的空天飞机能够完成多种飞行任务,是欧美正在积极研制的一种系统。本文根据飞行任务对技术的要求及目前的技术基础情况对单级入轨和双级入轨两种空间运输系统进行了较全面的对比。     

航天器双组元推进剂增压方案的评价

对双组元系统的增压方案作了评价,着重论证了简易增压系统在技术上的可行性;对具有推进器特性和各种增压/输送系统变量,包括增压气体溶解度的计算机模型进行了研究.所有的方案都能满意地达到推进剂剩余量很低的要求,推进器试验数据表明,下吹式增压操作的各项要求都能得到满足.评价研究结果表明,对于较大的推进剂负载,使用箱体再增压的比较简单的双组元下吹系统,可以替代较复杂和昂贵的调压系统.     

美先进载人运载系统及其推进系统方案分析

本文根据对美国未来载人空间运输任务及其解决途径的分析,指出完全重复使用的两级载人运载器是近期较为理想的方案。文章随后对这种运载系统的推进系统进行了较详细的分析,并对发动机的主要参数(推重比、混合比和两级间的推力分配)进行了选择。     

未来航天运输系统的可靠性和安全性问题

从载人航天和多次重复使用的角度对未来航天运输系统的可靠性和安全性进行了探讨.运载火箭通常把可靠性指标作为系统可靠性设计的主要依据.重复使用对航天系统设计有很大的影响.为了具有高可靠性,未来的航天系统将普遍采用冗余技术和降额技术.应急处理、救生和故障检测等是载人飞行必须优先考虑的问题.航天运输系统安全性还包括:系统工作性能变化的影响分析;能源隔离;有毒介质、材料和废气的处理;损伤危害程度分析;应急情况下的各种解决途径.     

“赫尔墨斯”计划的实施情况

详细介绍欧空局“赫尔墨斯”航天飞机新方案的特点、与原方案的不同之处及新方案的实施情况.选择防热系统是“赫尔墨斯”设计者面临的最复杂的问题之一.将“赫尔墨斯”防热系统同美国航天飞机的防热系统作了比较.目前有两种防热系统方案:带外防效层的非热强结构;能耐高温的热强结构.未来航天飞机的防效结构将大量采用碳基复合材料和陶瓷复合材料.     

用于薄膜技术的多功能高频溅射仪

介绍多功能高频溅射仪,这是一台具有自动气体流量控制和自动基片加热控制装置的三靶式磁控仪.它能进行基片加偏压溅射、反应溅射以及底溅射等,是目前国内较完善的薄膜制备设备.着重介绍他激振荡电源、磁控靶、传输线等设计特点;对影响溅射速率的因素以及两种特殊作用的溅射即衬底偏压溅射和衬底加热溅射作了讨论;最后介绍溅射的最新应用.     

美国的大型运载火箭

60年代以来,美国研制了10余种一次性使用运载火箭.在70年代末航天飞机发射成功后,美国曾忽视一次性使用火箭的发展.但航天飞机有其固有缺点,不能完全满足未来空间开发的需求.特别在“挑战者”号失事后,美国调整了其航天政策,重新起用和改进现有运载火箭,并着手研制下一代更大型的火箭.大型化和提高经济效益是今后运载火箭发展的重要趋势.一直到下一世纪,一次性使用运载火箭都将和航天飞机并行发展.运载火箭的另一发展动向是降低使用成本,这包括客货分开运输、采用烃类发动机和减少级数、增大火箭直径.     

粉浆浇注熔硅天线罩结构淋雨滑车试验

对粉浆浇注熔硅天线罩结构在3.7～5.0M时淋雨滑车试验结果作了最后评估.其结果为:在霍洛曼空军基地利用滑车轨道设备进行的试验证明,对相同的法向速度分量来说,粉浆浇注熔硅材料的最大冲蚀率变化系数为3;高纯度粉浆浇注熔硅的雨水冲蚀极限速度约为500m/s;法向速度分量超限时,天线罩出现重大损伤;硅树脂防潮密封胶DC808和DE SR80可能不会严重影响雨水冲蚀性能;建议在自然雨区中飞行的导弹,其碰撞角应受控制,以使天线罩上的自由流的法向速度小于500m/s.     

现代战场上的电光技术

现代战争的需要促进了电光技术的发展.电光技术能使装甲车、防空系统、直升机、步兵和遥控飞行器大大增强作战效率,提高夜间和全天候作战能力.电光系统通常采用两种技术——激光和热成像.热成像系统用于测定目标和背景放射的红外能量,其两大基本组件是探测器和光机扫描器.提出了对未来热成像系统的使用要求和发展方向.详细叙述电光技术在防空系统、直升机和步兵中的应用情况及未来的发展趋势.     

跟踪雷达作用距离的试验评定与数据处理程序

主要讨论制导跟踪雷达试验结果的评定方法,并提出评定时应注意的几项原则.大量试验评定表明,跟踪雷达的发现距离与指示雷达给定的指示距离有密切关系,指示距离近,发现距离也近.试验结果证明了,即使雷达信噪比设计满足要求,但发现距离或跟踪距离都不能达到100%的概率.因此确定指标时,应根据战术技术指标要求来拟定某种概率下的距离要求.提出了利用袖珍可编程计算机对试验结果作数据处理的方法.最后给出了程序清单和程序应用举例.