长征系列运载火箭介绍：长征四号系列（四）

四、推进系统长征四号Ａ推进系统由推进剂贮箱、增压输送系统及发动机组成。增压输送系统提供发动机泵入口需要的最低压力，发动机为火箭提供推力和控制力矩。１．一子级推进系统（１）发动机一子级推进系统的发动机由４台独立工作、可切向摇摆的ＹＦ２０Ｂ单机通过机架...     

新一代运载器发动机

为执行克林顿总统94年8月5号的航天运输政策,NASA 决定研制新一代可重复使用运载器(RLV),主要努力放在单级入轨(SSTO)结构。航天局目前的计划是验证能满足 SSTO 工作性能要求所需要的关键技术。这些技术包括先进的长寿命、低维护防热系统;可重复使用低温贮箱(如铝—锂复合材料和石墨复合材料贮籍);复合材科主结构和贮箱间结构;自动的或独立的检验、发射、飞行控制、制导、导航与健康监测以及先进的推进装置。RLV 的推进装置要求比冲高,可操作性和坚固性好以及高的推重比。NASA 的 RLV 计划将鉴定数种发动机型号,不仅有全低温的(氢—氧)。而且有双燃料的(由烃—氢—氧过渡到氢—氧。)不过,要研制所提出的任何一种全尺寸发动机结构并验证其是否能满足 SSTO 工作的性能、质量、可操作性和坚固性准则,在资源和手段上都是很不够的。     

新一代运载火箭增压技术研究

随着新一代运载火箭研制的开展,新型120t级高压补燃液氧煤油发动机将得到广泛的使用,该发动机采用的推进剂贮箱增压系统设计被列为新一代运载火箭研制的重大关键技术之一。在对国内外主要液体运载火箭增压方案进行分析的基础上对120t级液氧煤油发动机的贮箱增压系统进行了研究,提出了液氧贮箱采用压力传感器与电磁阀组合的常温氦气加温增压,煤油贮箱采用压力传感器与电磁阀组合的常温氦气增压方案,并针对液氧贮箱采用常温氦气加温增压的方案开展了理论分析和全尺寸系统级试验研究。理论分析和试验结果表明,该增压方案可行。     

长征四号运载火箭的主要特点

长征四号运载火箭是中国长征运载火箭系列的一种型号。1988年,长征四号运载火箭首次使用即告成功,从而使中国长征系列运载火箭的工作范围扩大到了能覆盖包括太阳同步轨道的全部地球轨道。 长征四号运载火箭是在改进长征三号运载火箭一、二级的基础上,新研制第三级而发展起来的。它在继承已有技术成果的同时,采用了不少先进的技术措施。控制系统采用数字式网络、数字式调零方案和双向伺服机构,三级推进系统采用定压全程氦气增压系统和主、副增压管路方案,三级发动机采用铌合金喷管延伸段,姿控发动机系统采用表面张力贮箱,三级贮箱采用高强度铝单层薄壁共底结构等。这些新技术在长征四号运载火箭上都得到了成功应用。 长征四号运载火箭自投入使用以来,两次发射风云一号气象卫星均获圆满成功,已经成为中国长征系列运载火箭中的多用途运载工具。 本文着重介绍了长征四号运载火箭性能优良、用途广泛、可靠性高、经济性好等主要特点,展望了其良好的发展前景。     

民兵III和MX导弹弹头母舱内的贮箱

在民兵Ⅲ和MX洲际导弹分导式多弹头的母舱中,推进剂贮箱是一个很重要的组件。贮箱的功能是:在导弹贮存时存放推进剂;在导弹飞行时根据指令向发动机供应推进剂。贮箱在设计上应能满足末助推推进系统在高空工作多次的要求,还应该在加注推进剂情况下达到长期贮存所提出的可靠性指标(不低于0.99)。这种贮箱的研制周期较长,成本较高,技术上的风险也较大。     

阿里安5单组元姿控发动机系统

阿里安5的姿控发动机采用单组元无水肼落压式推进系统,其结构简单,设计可靠性高。该系统的所有组件几乎都是重新研制的。这些组件包括囊式钛合金贮箱、两个400N 推力室模块、隔离阀、流量控制阀、歧管集合器、导管和隔热罩等。本文比较详细地介绍了阿里安5单组元姿控发动机系统、各组合件的结构、和发动机研制过程中所进行的大量试验。     

主结构与贮箱共承力航天器推进平台设计

航天器推进平台轻量化设计是提升航天器任务效率和优化系统性能的重要突破口。目前,通用推进平台的贮箱极少参与推进平台承载,推进平台需要通过辅助承力构件将贮箱载荷传递至主结构,降低了推进平台的承载效率。为此提出了一种主结构与贮箱共承力的推进平台构型,新研表面张力贮箱通过嵌入安装的方式安装在承力筒侧壁,并通过对承力筒主结构开展变刚度设计,实现对贮箱承载量级的合理控制。以某卫星型号的研制需求为例,基于Nastran软件对其推进平台的结构设计参数进行了优化设计,并开展仿真分析和试验验证。研究结果表明,主结构与贮箱共承力推进平台力学性能与通用推进平台相当,但推进平台干重占比可降至13.6%,可有效提升推进平台的整体效率。研究结果可作为大型航天器推进平台设计参考。     

阿里安5的推进系统

阿里安5的推进系统由三个部分组成,即固体推进剂发动机、低温主级的火神发动机和可贮推进剂级的沃坦(Wotan)发动机。 一、固体推进剂发动机 固体推进剂发动机是两个固体加速级(即助推器)的主要部件。这种发动机长26米,直径3米,重约260吨,其中230吨为推进剂。     

空间推进系统在轨有关热控问题分析

文章基于空间推进系统热控的特点,针对长期在轨航天器推进系统热控面临的贮箱膜片热胀冷缩疲劳和机组阀门超温问题进行机理分析,归纳贮箱热控和发动机、推力器高温工况相应的解决措施及难点,结合某型号实际提出解决方案,并对改进后的效果进行分析预示,给出长期在轨航天器热控方案设计建议。     

基于差动气动增压装置的多次启动一体化动力系统特性

高性能、轻质量、小尺寸的上面级动力系统可以为整个任务节省更多的质量和空间,从而增加有效载荷的质量。提出了一种基于差动气动增压装置的多次启动姿轨控一体化动力系统,动力系统由主发动机系统、姿控发动机系统、一体化供应系统等组成。该动力系统的系统级试验验证结果表明:姿控发动机与主发动机可通过共用贮箱实现推进剂的一体化供应; 主...     

月面采样返回探测器推进系统设计与实现

嫦娥五号探测器承担了我国首次地外天体采样返回任务，其飞行过程复杂，经历地月飞行、近月制动、环月变轨、月面软着陆、月面上升、月轨交会对接、月地入射等一系列过程，且工作环境较为恶劣，对推进系统技术要求高。探测器采用了氦气增压双组元统一推进系统技术，在以往技术基础上，通过系统轻质化设计、研发新型高强度纤维复合材料气瓶、优化贮箱结构设计及采用更高强度的材料、更轻巧的姿控发动机设计等技术大幅度减轻了分系统干重，通过提升主发动机燃烧效率、提升贮箱排放效率及控制膜片压差、采用贮箱间连通管、精确控制管路流阻等技术提升了分系统性能，通过强化系统可靠性设计、面向高温环境的系统状态管理、研发耐高温发动机、在轨超压自主故障检测与控制、零夹气新型加注技术等手段增强了分系统可靠性。阐述了推进系统的研制过程、设计方案、技术特点、关键技术攻关情况，以及在轨飞行结果，并总结了推进技术创新点。     

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;     

卫星贮箱故障时液体燃料运动特性仿真分析

不少在轨卫星都使用半管理液体燃料贮箱,贮箱内的液体收集器上安装有表面筛网,可阻止贮箱内气体在发动机工作时通过收集器进入到液体燃料管路中.文章假设卫星液体燃料贮箱的底部收集器出现故障,无法阻止气体进入发动机管路.为确保卫星正常在轨运行,利用计算流体动力学数值仿真方法,对液体燃料贮箱在卫星姿态控制发动机工作时的运动规律进行...     

空间推进系统表面张力贮箱的研究

首先对空间推进系统的推进剂管理进行了概述,着重介绍该表面张力贮箱的研究。主要包括:第一,对各种加速度下液体在贮箱内的定位进行了分析,以确定管理装置的结构形式;第二,在贮箱设计上,应用流体网络理论,建立了设计模型。按以上方法设计的贮箱已经通过振动冲击、运输、液流等地面试验及飞行试验的考核,无一出现故障。     

阿里安5的EPS上面级

本文描述了阿里安5的上面级EPS的技术要求、结构和未来的潜在用途。EPS上面级的主要设计特点是可容纳7200kg可贮推进剂(四氧化二氮/一甲基肼)的4个贮箱和一个推力为27.5kN的可以多次起动的发动机。EPS方案也将适用于阿里安转移飞行器(ATV)和使神号计划。     

推进剂加注后末修贮箱压力变化机理

利用推进剂加注前、后及发动机待机过程中末修贮箱的温度、压力参数,结合国外资料给出的15℃时N2O4推进剂中氮气溶解度曲线,确定了加注过程中的氮气溶解量,给出了氮气分压初值,用迭代方法计算出推进剂贮箱在任一温度下的压力,为判断贮箱泄漏提供了有效手段.     

法国SEP公司的推进系统技术

ＳＥＰ公司是欧洲最大的火箭发动机和卫星推进系统厂家，文中介绍了ＳＥＰ公司的几个 试验中心，所研究的几种轨道平台，对ＳＰＯＴ卫星的推进系统及表面张力贮箱也俾了介绍，并对几个突出的技术问题作了说明。     

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.     

双组元统一推进系统优化改进技术进展

不断提高推进剂在轨管理效率,是应用卫星对推进系统的基本要求,也是推进系统的重要发展方向。推进剂剩余量在轨高精度测量和并联贮箱均衡排放主动控制,是提高推进剂在轨管理效率的重要技术手段。针对我国SAST-5000卫星平台双组元统一推进系统,开展了气体注入压力激励方法的关键技术攻关,并取得重要进展。研究结果表明：改良型气体注入压力激励法的推进剂剩余量在轨测量精度达到-0.68%-0.66%,并联贮箱均衡排放控制措施将被动调节的不均衡度控制在优于1.13%,主动纠偏措施还可进一步提高并联贮箱排放推进剂的同步性。     

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