可重复使用运载器复合材料低温贮箱应用研究

轻质高强度低温贮箱是发展可重复使用运载器（RLV）的关键技术之一。本文论证了聚合物复合材料作为低温贮箱材料的必要性和可行性,介绍了复合材料低温贮箱的研制现状,对聚合物基体和纤维选择、设计技术、复合材料的成型及其性能测试等进行了探讨,指出了复合材料低温贮箱的发展趋势,并就我国复合材料低温贮箱的发展给出了建议。     

以RD——0120发动机为基础的可重复使用火箭动力装置

美国和俄罗斯在国际上首先开展了低成本运载有效载荷到轨道的研究工作。政府和火箭承包商正在论证和研究未来低成本运载火箭的关键特性,低成本运载火箭的两个关键特性是火箭的可重复使用性和火箭发动机的可操作性。由化学自动化设计局设计生产的 RD—0120 LOX/LH_2发动机已经分析验证了的高性能和先进的可重复使用性,使它成为可重复使用运载火箭(RLV)动力装置的关键候选对象之一。这个高室压(21.86MPa)、高性能(真空比冲4466.9m/s,真空推力1961.67kN)的分级燃烧发动机已经在能源号重型运载火箭上成功地完成了两次飞行。研制期间,发动机的长寿命、推力范围、节流和连续工作时问等特性都经过了验证。这些都是低成本、高可靠、可重复使用推进系统的要求。双组元的 RD—0120发动机通过更换富燃预燃室和增加一个煤油涡轮泵也可以很容易的改造为一个可靠的低成本三组元发动机。为了验证这个双组元发动机高的可操作性和可重复使用性,一个由航空喷气公司、化学自动化设计局和 NASA 马歇尔空间飞行中心合资生产,用于可重复使用运载火箭和单级入轨火箭动力装置的国际计划及三组元发动机可能的关键特性设计正在进行。本文对现在的 RD—0120发动机可操作性和重复使用性的改进进行了阐述。而且对如何更进一步地改进,使 RD—0120发动机成为可重复使用运载火箭推进系统的理想候选对象进行了研究。另外,已经草拟了研制三组元的 RD—0120发动机的研制计划,主要是一个高置信度的飞行演示火箭。     

近期商用单级入轨飞行器的可行性

讨论了单级入轨火箭推进飞行器,尤其是使用航天飞机外置贮箱和六个航天飞机主发动机的一次性使用飞行器的可靠性和发射费用。减小发动机质量将是方案改进的主要方面。如果低成本、小质量的主发动机研制成功,那么一次性使用 SSTO(单级入轨)飞行器将拥有商用发射前景,而且有利于可重复使用 SSTO 飞行器的研制。     

全流量分级燃烧循环发动机系统的优势

本文描述 RS—2100全流量分级燃烧火箭发动机的概念设计。这种发动机用于单级入轨可重复使用的运载器(SSTO RLV)上。全流量分级燃烧循环的优点是:涡轮温度低,高压氧化剂涡轮泵结构简单,液氧换热器安全和气体旋转起动坚固耐用(ro-bust gas spin start)。     

单级入轨三组元发动机循环方案研究

最近,NASA 的空间运输研究计划评审了未来地球轨道运输要求和2030年之后运载工具的替换问题。三种可选择方案的基础是单级入轨(SSTO)飞行器。这项研究评审了 SSTO 采用新型先进的三组元发动机和氢/氧(H_2/O_2)发动机;确定了发动机的构型和研究方法;为研究发动机的性能还确定了发动机循环方式。目前已完成的工作有:确定各种循环方式的发动机质量,评审了各种循环方式涡轮泵装置的方案,以便进行材料的选择。最后给出了发动机的质量及涡轮的工作温度。     

印度研制可重复使用运载火箭

2007年1月11日，据印度媒体称，印度可重复使用运载火箭（RLV）计划正在快速实施，概念设计及辅助动力系统工作已开始，半低温发动机的研究也在进行中。RLV第一级设计为带翼体，飞行高度为100km。首次技术验证飞行预计在2008—2009年进行。     

可重复使用火箭发动机涡轮泵的关键技术

近来,有关空间运输与研究可重复使用火箭各种需求的增加,世界各国正致力于降低费用与提高可靠性的工作。在美国,研制可重复使用火箭“冒险号”以替代航天飞机,其二分之一缩尺模型“X-33”计划1999年进行第一次飞行。在日本,计划研制可重复使用火箭(RLV)的主要依据是建立在 H-2A 火箭技术之上,在研制空天飞机型 RLV 前,先研制 HOPE-X。计划研制的可重复使用火箭发动机是采用液氢/液氧、推力980.665～1961.33kN,并具有调节能力的发动机。发动机(包括液氢/液氧涡轮泵)的其他要求是工作寿命长,可靠性高。本文就可重复使用涡轮泵提出了一些关键技术。     

单级入轨飞行器

介绍了为降低运载成本而提出的SSTO的各种优点及初期研制情况和目前的两阶段研制计划.指出关键在于制造出廉价/坚固的可重复使用的运载工具系列,以便以最低的运行成本来获得最高的可靠性.介绍了SSTO的设计情况,涉及材料选用、推进技术和结构,特别提出了应该利用飞机制造方面的经验和技术来减少成本的设想.     

波音公司试验未来火箭发动机部件

波音公司成功进行了RS-84原型发动机一个关键部件的试验,其推进力超过美国制造的同类型发动机。RS-84发动机是由波音洛克达因公司研制的一种可重复使用液体助推发动机,它是为NASA 下一代运载技术计划而研制的。该发动机是目前正在研制的用于替代传统的以氢为燃料的两种相互竞争的发动机之一,它是一种可重复使     

表面张力贮箱泡破点盲测技术研究

通过对表面张力贮箱结构、泡破点测试难点分析,提出了采用微压闭环控制技术解决测试过程管理装置内腔压力维持准平衡状态难题的技术途径,研制的贮箱泡破点盲测系统具有自动控制、自动判读及测试精度高等特点,经试验验证该技术满足贮箱泡破点盲测要求,已在型号研制中得到应用。     

RD——0120 LOX/LH_2液体火箭发动机研制经验

本文简要介绍了由化学自动机械设计局(前苏联)研制的空间液体火箭发动机。介绍用于“能源号”运载火箭芯级装置的 RD—0120低温推进剂发动机的详细资料。简要描述了与这种发动机研制有关的科技管理问题。对先进的氢类液体火箭发动机的一些主要的特性参数进行了预测。     

高效可操作推进系统的前景

高效可操作推进系统是所有推进系统的设计目标。到目前为止,还没有成功地研制出这种系统。虽然推进系统是推进级可操作性的主要来源,但是,其它的推进级元件,如反作用控制系统(RCS)、增压贮箱等,增加了可操作性的负担。传统所定义的推进系统是指从发动机入口到喷管出口的那一部分。新的定义认为推进系统包括:贮箱、推进剂管理系统、以及发动机(包括RCS),这样的定义为简化推进级、消除余度,和提高可操作性创造了一定的机会。     

SDIO的单级入轨航天器计划

在美国空军、海军和NASA大张旗鼓地继续设计国家空天飞机(NASP)的同时,美国战略防御计划局(SDIO)目前也在不动声色地研究其单级入轨航天器(SSTO)方案。 尽管在技术和财政上,NASP和SDIO的SSTO计划是属于不同的范畴,但最终目标却十分相似。比如,两项计划都是要建造可重复使用的、能把人员和货物送入低地轨道的航天器。 由美空军、海军和NASA联合研究的NASP,预计1991财年的预算为2.58亿美元。通     

碳纤维复合材料贮箱内压和低温承载行为研究

碳纤维增强聚合物复合材料具有轻质高强的优异特性,是液氢液氧燃料贮箱的理想材料。然而液氢液氧燃料贮箱在服役时要承受极低温度载荷,复合材料贮箱箱体的低温结构可靠性尚未可知。开展了碳纤维/环氧复合材料缠绕贮箱结构在温度和内压载荷下的变形及损伤研究,分别进行了常温/低温抗渗漏测试,结合应变测量、声发射监测、氦质谱检漏等方法分别研究了内压以及低温工况对复合材料贮箱的应变分布及损伤泄漏状态影响机制。研究结果表明,封头与圆筒区域交界处易产生应变集中,低温载荷导致复合材料局部小幅度基体损伤及纤维/基体界面脱粘,但并未影响贮箱箱体承压性能和气密性。本研究可为未来大型航天器减质设计提供参考。     

M—X某些研制情况

在M—X 批准阶段(Validation phace),研制的重点为推进装置、制导设备、再人体,以及机动发射。推进装置方面,将研究采用高能推进剂,以及重量小、推力偏角大,扩散段可延伸的喷管,比重小的壳体材料。为了利用先进的推进技术,计划研制和试验一些先进的末级发动机初样机(Preprototype),它采用改进的推进剂和先进的壳体结构。这种发动机有四发要在阿诺德工程发展中心进行高空模拟静态点火试验,第五发将在模拟的活动条件下进行振动和冲击试验。第三级研制计划中,将生产和试验具有早期推力终止能     

简讯

获得的理论性能极限大大地提高一步.日本目前侧重于使用这种发动机来推进单级入轨航天飞机和常规的垂直发射运载火箭.LACE基本上是一种氢/氧火箭发动机,它在飞行过程中使用液态空气作为氧化剂.据认为这些发动机可以提高运载火箭的比冲,因为它们省去了常规火箭助推器所必须携带的庞大液氧贮箱.贮箱重量的减少意味着可以放宽发动机的重量要求.     

新一代运载火箭共底贮箱隔热性能试验及环境预示

对新研制的新一代运载火箭液氧/煤油共底贮箱进行隔热性能试验研究。结果表明,在常温外界条件下,设计的共底结构形式能有效降低燃料和氧化剂的相互影响,满足运载火箭发射的需求。根据常温试验结果,对共底结构数值分析模型进行了修正,修正后的数值分析结果与试验结果吻合较好,误差小于10%。用修正的数值分析模型对共底贮箱在低温外界环境(-20℃)条件下煤油温度变化进行预示分析,结果发现煤油最低温度维持在-30℃以上。该预示分析结果可作为确定共底贮箱结构形式的重要判据,并为共底贮箱低温环境验证试验提供参考。     

单级入轨火箭推进

随着材料工艺的最新进展,高速气动力分析能力的提高使单级入轨运载火箭(SSTO)成为可行。本文将要讨论 SSTO 推进方案,这包括发动机结构的限制及不同循环系统的优缺点。文中讨论了 SSTO 推进系统的要求、确定了满足这些要求的推进结构。为便于系统在相当技术水平下比较,本文介绍了火箭干质与比冲、海平面推质比及推进剂容积密度敏感性的相互权衡。文中还讨论了三组元推进剂性能优点,推进技术对火箭质量的影响。     

航天飞机固体火箭助准器的生产过程

序言航天飞机由可重复使用的载人轨道级、推进剂氢/氧外贮箱和两个可回收重复使用的固体火箭助推器组成。它有三台液体火箭主发动机、轨道机动系统和一个货舱。该舱长18.3米米,直径4.6米,可负载29.5吨。航天飞机发射时,两台固体火箭助推器和轨道级液体火箭发动机同时燃烧。当飞行高度到达约50公里时,固体火箭助推器与飞行器分离,以后从海洋中回收。在轨道级进入轨道以前拋下外贮箱,然后利用轨道机动系统达到所要求的轨道。轨道级及其乘员和载荷将留在轨道上执行任务,一般在轨道上停留约七天,需要时,可以延至30天。当任务完成后,轨道级     

航天飞机新型外贮箱问世

1982年9月10日,航天飞机的第一个轻型外贮箱(LWT-1)正式出厂,这是航天飞机计划中的一个重要里程碑。这种巨大的贮箱装有供航天飞机主发动机使用的超低温液氧、液氢推进剂,贮箱本身也是航天飞机的主体结构。外贮箱有三个主要部件:一个液氧贮箱;一个液氢贮箱;