液体火箭爆炸冲击波危害性研究

分析了使用N2O4／UDMH推进剂的液体运载火箭爆炸事故冲击波形成过程与特征，介绍了N2O4／UDMH推进剂爆炸当量值的选择范围。给出了N2O4／UDMH推进剂爆炸实验研究结果与理论计算结果的比较和典型液体运载火箭爆炸冲击波危害距离估算值。     

运载火箭末级剩余推进剂排放技术

完成了有效载荷发送任务之后的运载火箭末级是最具有威胁性的空间碎片源。在分析如何防止末级火箭在轨道上爆炸解体的技术途径后,本文重点就末级火箭贮箱中的剩余推进剂排放技术的各个方面进行了探讨。文中还阐述了我国对空间碎片问题的基本立场,并简要介绍了我国将对长征四号甲运载火箭末级采取的控制空间碎片生成的技术措施。     

MATLAB在运载火箭遥测事后数据处理中的应用

运载火箭遥测事后处理的目的是监测分析末级火箭推进剂的排放过程,为减少星箭分离后末级火箭爆炸引起的空间碎片提供技术支持。针对遥测数据处理过程的特点和难点,结合MATLAB简单、快捷、准确及结果可视化等优点,提出用MATLAB语言解决关键技术的全新遥测数据处理方法,并阐述其在运载火箭遥测事后数据处理中文件管理、遥测数值计算、图形显示等方面的应用。该方法的应用解决了遥测数据处理的难点,结果真实有效,为今后的遥测数据处理提供了一种新思路。     

液体火箭爆炸碎片模型研究

对液体火箭爆炸碎片模型进行了研究。由当量原理和能量守恒建立了碎片初速模型。验证了美国航空航天局（NAsA）火箭箭体爆炸解体模型不适于火箭芯一级爆炸;修正了Mott模型,用于描述液体火箭爆炸碎片质量和数量的分布规律;分析了碎片速度衰减规律和杀伤标准。研究表明：建立的模型能描述液体火箭爆炸碎片特征,评估爆炸碎片的威胁半径。     

空间碎片减缓策略效果仿真

根据机构间空间碎片协调委员会(IADC)和欧空局(ESA)的空间碎片减缓要求,在建立航天发射、爆炸和碰撞模型,以及碎片演化机制的基础上,对常规发射(BAU)、禁止在轨爆炸(NO-EX)和全面减缓(MIT)三种空间碎片减缓策略条件下,对2000~2100年空间碎片环境进行了仿真计算。结果表明,禁止航天器在轨爆炸、对失效的卫星和火箭上面级实施离轨操作,以及在航天器的发射和运行中不产生或抛弃分离物等减缓措施是限制空间碎片数量增长的有效方法。     

液体运载火箭爆炸冲击波近场危害性定量评估方法研究

嫦娥四号探测器首次采用了我国自主研制的同位素热源装置,为有效评估运载火箭发生爆炸后,爆炸冲击波对同位素热源装置的危害性,解决同位素热源装置安全设计指标确定难题,开展了液体运载火箭爆炸冲击波近场危害性的评估方法研究,提出了适用于液体运载火箭爆炸冲击波近场危害性评估的爆炸当量、爆炸冲击波峰值超压及作用时间的定量评估模型。     

太空“交警”即将上岗

从1957年航天时代诞生起,太空便不再毫无生机。截止2007年8月,美国空军已跟踪到有超过1.2万个空间物体(低轨道直径大于10厘米,地球同步轨道直径大于1米)。这些空间目标包括大约800个尚在寿命期内的卫星,其余均为空间碎片,如寿命结束的卫星、废弃的运载火箭残骸、爆炸的碎片以及其他来源的空间物体。因此,     

地球同步轨道卫星结构爆炸解体碎片的轨道仿真

为快速确定与预报卫星在轨爆炸解体产生的大量空间碎片的轨道,提出了一种基于ANSYS/AUTODYN、MATLAB、STK等多软件平台联合仿真分析卫星结构爆炸解体碎片运行轨道的方法。利用ANSYS/AUTODYN对典型薄壁圆柱模拟地球同步轨道卫星结构进行爆炸数值分析,得到碎片的数量、质量分布和速度特性信息。再利用MATLAB软件对卫星爆炸仿真得到的碎片参数进行处理,将处理后的数据导入到STK软件的通用摄动SGP4模型中,得出卫星爆炸碎片的早期轨道数据。最后对爆炸碎片的轨道分布、速度增量、轨道演化等进行分析。结果表明:该方法能满足大量爆炸碎片的轨道仿真要求,能有效提高碎片轨道信息转换效率,对目前难以跟踪的cm级以下碎片,也能提供相应的初始轨道数据,使用方便,通用性好。研究结果可为快速捕获卫星爆炸碎片,及时规避航天器碰撞风险提供参考。     

固体火箭发动机不点火自毁爆炸危险性研究

根据中能固体火箭发动机的自毁爆炸特点及发动机自毁模拟试验的结果。结合过去固体火箭发动机的研制经验。提出了中能固体发动机不点火自毁爆炸危险性的计算方法。并对三级火箭固体火箭发动机不点火自毁时的爆炸TNT当量,碎片飞散距离和冲击波超压安全距离进行了计算和分析,为导弹自毁爆炸危险性分析提供了参考。     

长征四号乙/丙运载火箭末级空间碎片减缓技术研究与应用

为有效减少空间碎片的产生,避免空间碎片危及空间活动和航天器安全,保护空间环境,对长征四号乙/丙(CZ-4B/4C)运载火箭末级空间碎片减缓技术及应用进行了研究。基于国际上对运载火箭末级空间碎片减缓的钝化和离轨等基本要求,确定了CZ-4B/4C运载火箭末级的钝化和离轨技术。给出了改进后的剩余推进剂排放方案。介绍了其中推进剂管理、排放程序优化设计、推进剂排放污染分析、全系统地面冷流试验、排放程序兼顾离轨,以及高压气体释放等关键技术。对CZ-4B/4C运载火箭28次LEO轨道发射任务事后的末级离轨效果统计表明:末级留轨近地点高度平均下降约200km,留轨寿命降低约70%,采取的末级钝化措施在LEO任务中的离轨效果明显。讨论了CZ-4B/4C运载火箭末级留轨时间控制中后续三级发动机二次点火离轨、三级发动机三次点火离轨和姿控正推推力器离轨等主动离轨方法发展及其关键技术。研究对推动我国运载火箭空间碎片减缓的发展有重要参考价值。     

火箭推进系统爆炸碎片的危害及有关参数的确定

前言装药飞行器(固、液火箭和导弹)及其有关系统(推进剂贮存仓库)如果发生偶然的爆炸、爆燃或爆轰,除了产生冲击波外,还会产生大小不等、速度不一的高速碎片。这些碎片不仅会引起邻近装药飞行器、推进剂贮箱等可爆物的连锁反应,也会直接破坏周围的房屋建筑、试验台或靶场发射台,同时危及在场工作人员的安全。假若能计算出爆炸碎片的一些有关特性     

大型卫星整流罩分离冲击载荷分析研究

文章利用工程热力学理论计算了运载火箭整流罩分离用爆炸螺栓的冲击力,同时采用了单只爆炸螺栓冲量测试数据,运用动力学响应分析的直接积分法和NASTRAN有限元程序对Φ3800整流罩在16只爆炸螺栓起爆分离下引起的弹射筒锁紧销动载荷进行了仿真分析。分析与试验结果对比分析表明,数据规律一致性较好,计算结果具有较高的可信度。文章较好地解决了高频冲击响应计算不易收敛和高阶模态精度差的问题。将分析方法应用于其它类似型号的整流罩,也具有较高的精度。     

阿里安-5火箭的第二次发射将推迟

欧空局阿里安-5第二次发射(下称阿里安-502)的项目负责人3月24日在法属库鲁(Kourou)发射基地宣布,原定于7月份发射的阿里安-502将推迟。阿里安-5大型运载火箭是阿里安-4的后续型号,第一次发射是在96年6月份,因为导航系统软件出现问题,火箭升空30s后,在4000m处起火爆炸,碎片散落在发射场附近。     

栅格翼在减小火箭残骸落点散布上的应用

文章利用栅格翼高气动效率、高阻力的特点,探索其在火箭芯一级残骸落点散布控制上的应用。首先介绍了栅格翼气动性能分析采用的数值模拟方法,通过与试验数据对比,验证了方法的可靠性。针对火箭芯一级箭体,开展了栅格翼设计研究,给出了详细的栅格翼几何尺寸,分析了其在亚跨超声速阶段气动性能,通过6自由度蒙特卡罗弹道拉偏仿真,对比了栅格翼安装前后火箭芯一级残骸落点散布范围。结果表明,火箭芯一级加装栅格翼后,上升段折叠安装,阻力增量较小,超声速阶段阻力增量2%以内;再入段栅格翼打开,小迎角范围内火箭芯一级残骸压心后移明显,气动稳定性增强;芯一级残骸进入大气层后飞行姿态迅速振荡收敛,残骸落点散布范围大幅缩小,安装栅格翼后火箭芯一级落点散布面积减小约76%,这种基于稳定栅格翼进行落点控制的方法具有机械结构简单,易于工程实现的特点,适用于各类运载火箭的改造,可大幅度减小落区的范围。     

基于GIS的航天器发射应急决策系统

针对航天发射的特点,将智能决策支持技术和GIS技术相结合,利用GIS可视化显示和空间分析功能,通过研究的故障状态下液体推进剂火箭爆炸模式、弹片散布模型和毒气泄漏扩散模型,实时准确地提供残片散布范围和毒气散逸浓度危害范围,直观地显示了现场态势。在构建的应急联动数据库、预案库和立体安全应急处理模型的基础上,实现了火箭飞行安全的仿真模拟和现场态势分析,利用CBR推理在预案库中查找与各决策条件最相似的预案,为应急指挥决策提供支持。     

关于完善我国空间碎片减控立法的思考和建议

我国在空间碎片领域起步较晚，1989年才开始涉足此方面的研究。1995年6月，我国以国家航天局的名义加入机构间空间碎片协调委员会（IADC），但鉴于资源的匮乏，当时所开展的工作仅限于组织有关单位开展空间碎片国际联合观测、长征四号运载火箭第三级减缓方案、空间碎片数据库与环境模型研究等。     

考虑火箭约束的深空探测弹轨道拼接模型

针对深空探测任务轨迹规划中对于运载火箭弹道约束考虑不足、弹轨道拼接设计效率低的现状,建立了考虑运载火箭射向和末级滑行时间约束的弹轨道拼接计算模型,在无引力摄动假设下得到了任意深空出发速度条件下的运载火箭射向和末级滑行时间计算公式。利用该模型分析了弹轨道可成功拼接的集合范围随深空出发速度、发射场地理位置、火箭射向和滑行时间约束范围的变化规律。提出深空出发"赤纬-发射能量"(δ-C3)图方法,可在图上表示指定型号运载火箭深空发射能力可行域,结合深空轨道转移Pork-Chop图方法,可以快速判断该型运载火箭是否适用于特定深空发射任务。依据这一方法,提出了对我国未来深空探测运载火箭射向和末级滑行时间的能力需求。     

俄罗斯首次承认其静地轨道卫星爆炸

在由俄罗斯国防部空间分部、俄罗斯空间研究院(IKI)和新组建的俄罗斯航天局在莫斯科举办的一次有关空间碎片的国际性会议上,俄罗斯首次承认其地平线电视卫星在地球同步轨道上发生爆炸,并公开了爆炸的照片。爆炸的碎片将使在这一轨道上运行的一系列国际卫星面临碰撞的危险。到目前为止,在这一轨道上是否还有其它卫星爆炸过尚不清楚。 爆炸事件发生于1978年6月23日,引起爆炸的原因是卫星上镍氢电池爆炸。 在这次国际会议上,俄罗斯的官员们透露,前苏联的两颗低轨道卫星也租可能是因电池爆炸而被毁的。他们还透露,1981年,宇宙1275导航卫星被毁几乎可以肯定是由于与空间碎片相撞造成的。     

空间碎片环境和空间排放技术研究

论述了空间碎片环境及其对人类文明发展和航天安全的潜在威胁和空间剩余推进剂排放是防止末级火箭空间爆炸、减少空间碎片的有效措施。文中重点介绍了空间排放技术。     

火箭爆炸后有毒推进剂危害区域计算

本文针对发射场可能出现的安全问题 ,提出了运载火箭爆炸后有毒推进剂蒸发、扩散模型和毒气危害安全距离估算方法。利用有关算例 ,估算了毒气危害安全距离 ,与实验结果进行对比 ,文中计算结果与实验结果基本一致。作者根据实际经验 ,提出了在实验中测量毒气浓度时应注意的几个问题。