双喷管发动机

双喷管发动机象双喉部、双膨胀发动机一样,在先进的天地运输系统中得到验证。改进的航天飞机和全新火箭亦得益于这些先进的发动机。本文将对单燃料、双燃料以及双喷管发动机在设计方面所取得的进展作一总结。双喷管发动机的推进剂为:液氧/煤油/液氢、液氧/液丙烷/液氢、液氧/液甲烷/液氢、液氧/液氢/液氢、液氧/液甲烷/液甲烷、液氧/液丙烷/丙烷以及四氧化二氮/一甲基肼/液氢,发动机推力为889.6～2980.3kN。     

美国未来运载器的推进系统

美国现有的空间运载器系列已为其军用、民用及商用任务服役了三十多年,但因它们操作困难、价格昂贵又缺乏改进投资而不能接受当今竞争的挑战。最近,发射服务市场又有了新的发射要求,即有效载荷大、费用低具有现代化运载器的设计。过去美国垄断了全世界的发射市场,但现在已降至25％,为改善竞争能力,要求改进制造工艺、采用先进技术和提高发射可靠性等三方面进行综合考虑以降低其成本。因此需要进一步改进运载系统。正如计划认定的NLS、STME等运载系统最关键的是推进技术。因此,本文从推进远景的角度着重讨论增强美国发射竞争力的几种可能解决途径。     

美国新型低温上面级的预研情况

二十五年来,美国宇航局和美国空军一直打算开展多种先进的低温上面级的研制,如 AMPS、OOS、STV、TUG,HEUS、OTV、AUS 等等,但到现在为止,都还始终处于预研阶段,人马座上面级仍在继续改进。利用现有的经费研制一种全新的上面级,以获得比人马座更佳的工作性能和经济效益,这种情况迄今还没有体现出来。本文简要介绍通用动力公司预研的几种先进的上面级方案和基本费用情况。迄今为止,在美国的上面级序列里,只有人马座是采用液氢/液氧推进剂的高能上面级。它已随宇宙神和大力神运载火箭发射了约80次。对人马座继续改进的重点是增加可靠性、降低发射费用、增加滞空时间等。但是,在美国航天界一直存在两种倾向的经费投向,一种是为改进人马座继续投资,另一种则认为应开始研制一种全新的高能上面级,通用动力公司对改进人马座和研制新型上面级两方面部很感兴趣。研制一种全新型的发动机、具有一体化健康管理(IHM)功能的控制系统组成的全新型上面级及其地面辅助设施将需资金20亿美元左右,而其工作性能也许只比人马座提高约10%,这样,研制一种全新型的上面级将是不经济的,除非有特殊的要求,如需要进行载人月球或火星环绕旅行任务,否则,将不会开展全新型的上面级研制。     

F-1A发动机和SSME展望

目前正在研究采用 F-1的衍生物——F-1A 作助推发动机,采用 SSME 作上面级发动机。现已完成了 F-1A 发动机再次启动的性能评估研究。已确认该发动机改型项目的总数达224项,最直接的问题是生产现代化或利于规模生产。研究中未找出至关重要的技术问题。对 SSME 的评估着重于高空起动或轨道再起动组合使用的模拟。本文讨论了入口压力变化及热响应相互之间的关系。对阀的工作程序和发动机上控制孔板作了小小调整,使发动机的高空起动模态与地面起动的情况相同。发动机的轨道模态还要求有少量推进剂进行再循环并稍加一些加热控制,以确保在初始射入后从一个轨道到三个轨道的满意起动。     

国家运载系统先进涡轮泵驱动涡轮的设计

描述了先进的燃料和氧化剂泵驱动涡轮的空气动力学设计。正在研究将这些新结构所体现的技术应用于目前正处于初级设计阶段的美国政府属下的国家运载系统的主推进系统。该系统的主发动机将使用一个气体发生器循环,产生高于272,400kg 的推力,并具备节流能力。泵驱动涡轮的设计要求由先进的气体发生器发动机循环所限定,要求有很高的比功以减小气体发生器系统的流量并增大比冲。高功要求与低温泵所需的相对低转速结合起来,导致涡轮级的高负荷。介绍了详细的设计过程,以及燃料和氧化剂涡轮的最终基本结构。还描绘出叶片静压力分布以及流量特性。所描述的涡轮设计方案是各工作成员成功合作的结果,其中来自不同组织的许多设计人员以互助合作精神工作在一起。两种涡轮结构都采用“非常规”的高旋转叶片(约160。),预计与传统的结构相比在成本和性能方面都具备很大优势。     

航天技术向其他领域转让的现行机构和潜在作用研究

大多数公司愿意把其技术转让到其它领域,目前某些航天技术已转让到汽车和医疗两个领域,而且依靠这种技术使两个领域取得了发展。尽管我们有技术转让的愿望,但是我们对欧洲航天局的航天工业技术转让计划和与之相联系的空间网络还了解得很少。许多公司希望欧洲航天局帮助他们转让其技术,尤其是在欧洲航天局成员国里转让其技术。     

并联螺旋管内流量分配计算

本文简述了 DF—5 N_2O_4蒸发器的结构形式、结构参数及试验结果。给出了不考虑传热条件下并联螺旋管内流量分配计算法。提出了考虑传热及相变条件下并联螺旋管内流量分配计算的问题。     

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。     

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。     

SSME标准型主燃烧室设计方案

NASA 的马歇尔航天飞行中心正着手研制一种标准型先进主燃烧室(AMCC)。先进主燃烧室设计方案是将材料、加工、压力、高温、质量以及设计等因素集于一体的设计方案。将先进主燃烧室方案加以修改以满足铸造工艺要求。先进主燃烧室的夹层、进口/出口歧管、进口/出口端冷却剂流动分离器、支架、作动器以及发动机控制器安装架等部件都将采用铸件。先进主燃烧室的一部分铸件外形设计应以满足夹层结构衬套成形方法为前提。用真空等离子喷射衬套的方法现正在进行研究。一九九四年,先进主燃烧室将在航天飞机主发动机技术试验台上进行热试,该试验台是马歇尔航天飞行中心先进发动机的试验装置。