新一代运载火箭电气系统体系架构的研究

对国内外运载火箭电气系统的现状进行了回顾,简要介绍了长征运载火箭电气系统近年来的发展,重点介绍了国外主流运载火箭的导航系统、总线体制以及冗余设计方案。随后分析了美欧新一代运载火箭在电气系统设计方案上的主要特点,重点对中国新一代中型运载火箭从总线体制、冗余体制、分布式控制、IMA设计等方面进行了讨论,这些方面可以看作这一时期火箭电气系统的主要特征;并且对比了中型运载火箭与Ares/SLS火箭在这些方面的区别。最后对我国未来重型运载火箭电气系统的发展提出了参考建议。     

碳／环氧复合材料在日本航天器上的应用近况

1 前言 NASDA自 1969年创业就开始研制运载火箭,以支持日本应用卫星和一些实用的航天技术研制计划。N-1、N-2 是日本的第一批火箭,它们是以转让给日本的美国德尔它火箭技术为基础的,GTO 有效载荷分别为260kg和680～715kg。1975～1978年,日本共发射了15枚N系列火箭。     

冗余链路技术在测控计算机系统中的应用

冗余链路技术的应用对保证测控计算机系统的可靠性和实时性有着重要作用。介绍了冗余链路技术的相关概念和测控计算机系统的网络结构,结合测控计算机系统对网络链路的可靠性和实时性要求,重点论述了冗余链路技术在测控计算机系统中的多种应用模式,包括网络链路的不同冗余连接方式以及相关技术的应用。     

发动机推力调节能力对系列构型运载火箭总体性能影响研究

调研了国外运载火箭液体发动机推力调节能力,重点介绍了俄罗斯RD-180发动机和美国SSME发动机分别在宇宙神系列运载火箭和航天飞机中的应用情况,以2500 kN推力量级的液氧煤油发动机为基础级核心动力,采用模块化设计思路构建了包含四种构型的系列运载火箭,并以系列构型火箭总体性能最优为目的,开展了发动机推力调节能力对运载火箭运载能力、落区调整、减载设计等总体性能参数的影响分析工作,最后提出了我国2500 kN推力量级液氧煤油发动机的推力调节需求。     

50吨级氢氧火箭发动机的设计与研制

系统性地回顾了长征五号运载火箭芯一级50t级氢氧火箭发动机YF-77的设计与研制历程。通过分析氢氧发动机的特点以及国内外氢氧发动机的发展现状，阐述了国内新一代运载火箭研发的技术路线和50t级氢氧火箭发动机的研制背景；对50t级氢氧火箭发动机的总体技术方案及其特点进行了分析与总结，并在此基础上对发动机主要组件的技术方案及其特点开展分析；对发动机热试车情况、可靠性验证情况和故障排除情况进行了分析；对50t级氢氧火箭发动机的研制情况、技术特点进行了总结，并对国内氢氧发动机和液氧/甲烷发动机的发展进行了展望。     

捆绑式运载火箭气动力计算

 应用细长体摄动理论和边界元数值解法发展了一种适用于计算捆绑式运载火箭气动力的工程数值计算方法。本法可利用已有芯级火箭的气动力数据,加上安装助推器后净增值,得到捆绑状态火箭的气动力,例如法向力、侧力以及力矩等。本法还可分别计算出捆绑状态下芯级和各助推器所受的气动力。对我国C火箭和日本N火箭的计算结果与实验数据比较,说明该方法能满足方案设计阶段精度要求。是方案设计过程中快速而经济的计算方法。     

长征五号运载火箭动力系统总体技术分析

简要回顾长征五号运载火箭研制历程,结合国外运载火箭动力系统发展态势,系统梳理了长征五号运载火箭动力系统的设计准则和总体方案,详细介绍了与长征五号有关的新型大推力发动机、循环预冷、低温火箭POGO（液体运载火箭结构系统与动力系统动特性相互耦合而产生的纵向不稳定低频振动）抑制、高可靠增压输送、直径5m液氧/液氢模块动力系统试车、无人值守测试发射等一系列具有完全自主知识产权的动力系统关键技术。以长征五号运载火箭技术发展为牵引,提出了低温火箭发动机、全流程自动化测试发射、动力系统故障诊断、先进POGO抑制等技术发展建议,对火箭的长期停放及在轨的使用维护提出了改进建议。     

重型运载火箭总体技术研究

重型运载火箭是一个国家进入空间能力的重要标志,也是国家综合实力的重要体现。结合世界上曾经研制过的重型运载火箭特点,对火箭的总体方案和总体技术进行研究。在总体方案中,首先分析了重型运载火箭的需求,然后根据需求选择重型运载火箭的构型和动力组成。在总体技术中,通过设计技术、制造技术和试验技术三个方向,研究了与重型运载火箭密切相关的POGO抑制技术、动特性获取技术、制造材料的选择、关键部件的制造技术以及动力系统试验和飞行验证等试验技术,并给出了适合我国国情的重型运载火箭发展路径。     

航天智能控制技术让运载火箭“会学习”

高可靠和智能化是未来智能航天器的主要特点,本文聚焦航天器高可靠、智能化的发展需求。梳理了中国运载火箭从无到有、从有到全的发展历程,提出了航天智能技术从航天器的可靠性做起,航天器的可靠性从航天智能控制做起,航天智能控制从"会学习"的火箭做起。围绕航天智能控制技术如何使运载火箭"会学习"的发展架构,进一步探索了"边飞边学"和"终身学习"智能控制技术的理论研究和应用现状,支撑中国"会学习"运载火箭高可靠和智能化的发展。     

载人运载火箭软件工程化二十年实践

自我国载人航天工程启动以来,在航天领域中系统地开展了软件工程化的应用推广,其中载人运载火箭软件研制也进行了有益的探索。对CZ-2F火箭软件工程化的历程进行回顾,从发展段的自发行为,到成长段的规范管理,至今天技术和管理水平的不断提升;对比统计了同时期各型号软件质量问题,分析了问题的性质以及问题发现的环节,可以看出软件工程化对提高载人运载火箭软件质量起到了显著的效果;最后结合火箭的特点提出了六个方面的工程化工作重点。     

国外航天用固体火箭发动机评述

卅年来,固体火箭发动机一直是航天推进领域的支柱之一.由于它具有成本低、可靠性高、现实性强等特点,在各种航天推进系统,特别是运载火箭助推器、空间发动机和分离、逃逸发动机中得到广泛应用.本文详述国外航天用固体火箭发动机的发展历程、应用背景和发展前景.     

Small-size rocket impulse-reaction launch dynamics

The method of analyzing the small-size rocket liftoff is presented. Under consideration is a system that consists of a rocket with an operating rocket engine, a launch tube, and an operating gas generator mounted in the tube under the rocket. The liftoff parameters including the rocket motion velocity inside the tube and the loads applied are calculated. The calculated and experimental data were compared and their adequate agreement is presented with respect both dynamics of rocket impulse-reaction liftoff from the launch tube and the launch velocity.     

Design and Optimization of 3D Radial Slot Grain Configuration

Upper stage solid rocket motors (SRMS) for launch vehicles require a highly efficient propulsion system. Grain design proves to be vital in terms of minimizing inert mass by adopting a high volumetric efficiency with minimum possible sliver. In this article, a methodology has been presented for designing three-dimensional (3D) grain configuration of radial slot for upper stage solid rocket motors. The design process involves parametric modeling of the geometry in computer aided design (CAD) software through...     

发展中的激光推进

激光推进作为一种利用激光能量与工质相互作用产生推力的新概念推进技术,以其比冲高、成本低、快速机动等优点吸引了国内外学者的广泛关注,美国、日本、德国、俄罗斯等国家都掀起了激光推进研究工作的热潮。这种新概念推进技术在微小卫星的近地轨道发射和卫星姿轨控等领域有着广阔的应用前景。总结了近年来国外在激光推进领域的主要研究计划,讨论了国外研究计划的进展情况及发展趋势。对激光推进研究工作具有一定的借鉴作用。     

一种高可靠长寿命的推进系统

介绍单元肼为推进剂的卫星推进系统，该系统已成功用于我国地球同步轨道通信卫星，高可靠，长寿命。叙述了系统及各部件的主要性能，关键部件的特性与可靠性试验，材料相容性试验，微粒控制及系统热试车。根据多年的飞行试验及地验对系统进行了可靠性计算。     

重型火箭下面级发动机基本参数分析

分析了已有重型火箭动力系统的结构和基本参数,以满足载人登月的任务要求为前提,提出了任务要求以及一套重型火箭箭体结构方案.从性能、经济性、技术难度、工作可靠性等方面综合考虑,提出重型火箭下面级的基本方案,包括推力量级、推进剂以及发动机循环方式的选择.采用面向对象的通用顺序化计算方法,建立发动机系统仿真模型,计算得到9个发动机方案的最高室压及功率平衡参数,分析了燃烧室压强和混合比对发动机性能的影响.经综合分析,建议重型火箭下面级发动机可选择推力4 500～5 000 kN富氧预燃室补燃循环液氧煤油发动机.      

Impact of mission requirements and constraints on conceptual launch vehicle design

The objective of this paper is to analyse the impact of mission requirements and constraints on both the optimum vehicle design and the effects on flight path selection for two types of reusable two-stage-to-orbit launch vehicles. The first vehicle type considered provides horizontal take-off and landing capabilities and is intended to be propelled by an airbreathing propulsion system during stage 1 flight. The second vehicle type assumes a vertical launch and is accelerated by a rocket propulsion system during the booster stage ascent flight. The analysis employs a design tool for simultaneous system and mission optimization. It consists of a CAD-based preliminary vehicle design tool, aerodynamic and aerothermodynamic calculation software, flight simulation programs, and a two-level decomposition optimization algorithm enabling simultaneous system and flight optimization. The results to be presented show that the cruise flight requirement for an European launched mission of the airbreathing vehicle results in a loss of 60 % payload mass as compared to a mere accelerated ascent for a near equatorial mission into the same target orbit assuming constant take-off mass. The strong dependencies of mission requirements on both the optimal vehicle design and the ascent performance are determined for the rocket-powered vehicle type by varying the inclination and altitude of the target orbit.     

重型运载火箭动力系统分析

讨论了两种载人登月的动力系统方案,分析了已有重型火箭动力系统的结构和基本参数,以满足载人登月的任务要求为前提,提出了重型火箭箭体结构和任务要求.从性能、经济性、技术难度、工作可靠性等方面综合考虑,提出重型火箭下面级的基本方案.提出了一套重型火箭动力系统,建立了一个运载火箭系列,并对其运载能力进行了计算.经综合分析,提出登月火箭可采用8 m直径的三级半结构,助推级、第一级和第二级均为推力5 000 kN量级富氧预燃室补燃循环液氧煤油发动机,第三级为2台50 t氢氧发动机.      

Optimal air-launching rocket design using system trades and a multi-disciplinary optimization approach

Compared with the conventional ground rocket launching, air-launching has many advantages. However, a comprehensive and integrated system design approach is required because the physical geometry of air launch vehicle is quite dependent on the installation limitation of the mother plane. For the selection of the best system alternative, a trade study for the first stage engine type and launching speeds is performed using a sequential optimization technique, confirming the feasibility of the baseline air-launching rocket. Then, a system design has been performed using the multi-disciplinary feasible (MDF) design optimization method. Analysis modules include mission analysis, staging, propulsion analysis, configuration, weight analysis, aerodynamics analysis and trajectory analysis. As a result of multi-disciplinary system optimization, a supersonic air launching rocket with total mass of 1244.9 kg, total length of 6.36 m, outer diameter of 0.60 m has been successfully designed to launch a satellite of 7.5 kg to the 700 km circular orbit.     

Present needs,capabilities, and future prospects in rocket technology for space research

The paper is a review of the past, present, and future of rocket technology, relating these to the propulsion requirements for exploration of the solar system. It reviews the U.S.A. approach to planning its launch-vehicle programs for space exploration, covers the present capabilities of the U.S.A. family of launch vehicles, and discusses some technology possibilities for future propulsion systems.