超声速栅格舵/弹身干扰特性数值模拟与试验研究

对于呈十字型布局的栅格舵与弹身组合体来说,在有迎角存在时,位于弹身垂直平面的栅格舵会处于弹体头部分离涡的干扰区,而位于弹身水平面的栅格舵主要受弹体上洗流的影响,2种安装形式的栅格舵的气动特性会有较大差异。为研究弹身对栅格舵气动特性的干扰影响,基于典型栅格舵及栅格舵与弹身组合体布局,利用数值模拟方法对比分析了有无弹身干扰情况下栅格舵的超声速气动特性,分析了弹身对不同安装位置栅格舵的扰流特性、载荷分布,研究了由单独栅格舵气动特性转换到存在弹身干扰时栅格舵气动特性的修正方法。通过风洞验证试验,获取了2种不同安装方式栅格舵试验数据差异,验证了洗流修正方法的可行性,为建立面向工程应用的栅格舵高速风洞试验与数据修正技术提供了数据支撑。      

“猎鹰9”:一次可回收而未回收的发射

<正>美国太空探索技术公司(SpaceX)的各种进展都会引起航天从业者和爱好者的关注,这两年我们已经习惯了看到带着栅格舵和着陆腿的猎鹰9火箭,然而2018年12月23日执行美国空军GPS 3-A-1任务(载荷为首颗第三代GPS卫星GPS 3-A-1)的猎鹰9-v1.2-Block5运载火箭竟然没有栅格舵和着陆腿,这一简陋的构型真的已经好久未见了,感觉好像"猎鹰9"出门少穿了几件衣服……这种配置自然也就意味着这一发"猎鹰9"不会进行回收。猎鹰9-v1.2-Block5火箭自一露面就引起很多讨论:这样一枚设计可以     

多级固体运载火箭分级多学科设计优化

为了解决固体运载火箭总体优化过程中学科耦合性强、计算复杂、设计效率低等问题,建立了多级固体运载火箭的几何外形、质量、气动、推进、弹道/制导等学科模型,将多级运载火箭分成若干个子级火箭,并通过级间飞行状态连续性条件连接到一起,形成系统级和子系统级的框架。设计了并行方式和串行方式2种子系统的优化流程,以起飞总重最小为目标进行了多学科设计优化(MDO)。结果显示,这2种分级优化的方法与多学科可行(MDF)方法相比能减小优化过程中的迭代次数,得到更好的优化结果,从而验证了分级优化方法在多级固体运载火箭MDO的可行性与优越性。      

"安加拉"系列运载火箭

为了适应未来的空间运输发射市场的需求 ,俄罗斯赫鲁尼切夫国家研究与生产空间中心研制了新一代运载火箭——“安加拉” (Angara)系列运载火箭。近年来 ,由于世界航天发射市场呈现了激烈的竞争格局 ,“提高运载火箭的性能与可靠性 ,同时降低研制成本与发射价格”就成了世界上各主要运载火箭制造商们开发新产品的主要设计目标。根据这个目标 ,运载火箭制造商们研制了一系列新型运载火箭。目前正处在研制阶段的有 :波音公司的德尔他 - 4、洛克希德 -马丁公司的宇宙神 - 5、阿里安空间公司的阿里安 - 5改进型运载火箭 ,以及其他一些可重复使用…     

栅格翼空气动力特性的计算与分析

将涡格法推广应用于计算外形复杂的蜂窝式栅格翼的气动特性，给出了亚、跨、超音速流中，栅格翼升力，力矩和阻力特性以及载荷分布，并分析了空气动力特点及几何参数的影响。计算结果表明，栅格翼作为一种新型的承力稳定面和控制面，在某些方面优于传统单翼，修正提出了空气动力等效条件，并通过计算进行了验证。     

可重复使用运载器的新秀XS-1

<正>人类进入航天时代以后,发现运载火箭成本中推进剂的比例很低,而箭体尤其是导航制导控制系统占去了大部分份额,从理论上说能将运载火箭从一次性使用发展为重复使用的话,肯定可以大幅度降低发射成本,这也是人类坚持不懈发展可重复使用运载工具的动力。不过由于技术、工程或是资金方面的原因,迄今为止也没有一种成功的可重复使用运载工具,但各国仍在积极进行研究工作。2013年9月美国国防先进研究项目局     

可重复使用航天器:追求低成本未来值得期待

正今年4月24日是我国第三个航天日,在哈尔滨召开的首届中国航天大会上,中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院运载火箭系统总设计师龙乐豪详细介绍了可重复使用航天运输系统的发展情况,并对未来进行展望。可重复使用航天运输系统是指能多次往返于地面、空间轨道及轨道与轨道间,完成快速运输、快速进出空间等多种任务,并按需返回地面的航天飞行器。由于可重复使用的特征,使得这项技术具有廉价、快速、机动、可靠等特     

国内外载人运载火箭发展综述

正载人运载火箭一直是一个国家航天技术水平和实力的集中体现,目前只有美国、俄罗斯、中国完全独立掌握了载人航天技术。由于载人运载火箭涉及航天员的生命保障,具有高可靠、高安全的显著特点,是世界航天强国的重要标志。通过研究国内外载人运载火箭的发展历程以及国外新一代载人运载火箭的发展计划,从任务需求、可靠性设计、航天员安全保障等方面进行全面分析,总结了载人运载火箭研制中的经验和教训,提出了载人运载火箭的发展规律和趋势。     

高超声速飞行器尾喷管的优化设计

以喷管上壁折转角、下壁长度、舵面长度及其折转角为设计变量,结合遗传算法和特征线法对高超声速飞行器尾喷管进行了优化设计,并对设计变量进行了参数研究.结果表明,所采用的优化设计方法计算效率高且比较准确,特别适合于高超声速飞行器尾喷管的优化设计;所采用的4个设计参数均能有效地影响尾喷管的气动性能,其中喷管上壁折转角和舵面折转角分别对喷管的升力和推力的影响相对明显,对其进行均衡选择方能得到最优的结果.      

“长征八号”运载火箭电气系统一体化设计技术

一体化设计是航天运载器电气系统发展的主要趋势。回顾了国内外新一代运载火箭电气系统的发展现状,提出了基于多余度系统总线和综合电子的新一代中型运载火箭"长征八号"电气系统架构,重点从系统集成一体化、供配电一体化、软件一体化、测试一体化、测控一体化等方面介绍了电气系统一体化设计技术。结果表明:该设计技术不仅实现了系统功能的一体化集成,而且实现了电气系统由传统的分系统研制到跨系统集成的突破。同时,该电气系统一体化设计技术可简化测试发射流程,提高运载火箭快速发射能力,满足了新一代中型运载火箭在低成本、高可靠、快速发射的需求。     

近地轨道运载火箭轨迹／总体参数一体化优化设计

在运载火箭概念设计阶段 ,总体参数的确定结合轨迹优化设计能最大程度地提高设计性能。从工程实际要求出发 ,建立了运载火箭轨迹 /总体参数一体化优化设计数学模型。确定了近地轨道的发射轨道优化设计方法 ,采用多重参数化法将轨迹最优控制问题转化为参数优化问题。针对一体化设计问题的求解要求提出了相应的组合优化算法。结果表明 ,经过一体化优化设计 ,衡量运载火箭性能的一个重要指标———起飞总质量减少了约3 5 %。该优化模型及其求解软件已经被成功地应用到工程设计中     

国外在轨燃料加注站构型研究

正在轨燃料加注站作为空间运输系统新的组成部分,能够有效提高运载火箭的运载能力,实现更大规模的空间探测任务,有效满足更多的空间探测任务需求。在轨燃料加注站具有渐进式的开发过程、高飞行率、重复使用率以及多目的/多用途等特性,值得将它作为人类开发太空的一项长期活动进行下去。本文首先对在轨燃料加注站的构型进行了研究和评估,之后对在轨燃料加注站的在轨运作系统开展初步构想设计。     

大直径整流罩运载火箭选型抖振试验研究

运载火箭在研制初期会根据卫星的包络需求提出整流罩的包络尺寸，进而提出火箭的初步构型设计。为了预示火箭设计构型的抖振风险，需针对火箭具体的外形尺寸、箭体频率、刚度数据开展跨声速抖振试验研究的相关工作。采用全弹性模型的抖振试验技术，以某型火箭3种5 m级直径整流罩构型为研究目标，通过开展2个方向的抖振试验，采用特征系统实现算法，评估3种火箭构型的抖振风险。研究结果表明：5.2 m直径整流罩+3.35 m直径三级构型一阶弹性模型对来流的响应时间短、响应幅值低，一阶和二阶弹性模型的气动阻尼值均大于零，可作为中国未来中型运载火箭大直径整流罩构型的外形设计方案。     

欧洲可重复使用运载技术发展综述

欧洲采用了两种方式降低航天运输成本、增加竞争力。一是改进以阿里安-5为主的一次性使用运载火箭，提高其安全性、可靠性并降低成本；二是研制新的可重复使用运载器(RLV)及其相关技术，目前正在研究和论证过程中。从20世纪90年代开始，欧空局(ESA)协调各成员国开展了一系列RLV的研制活动，从未来欧洲空间运输研究计划(FESTIP)、未来运载器技术计划(FLTP)，到先进可重复使用运载器计划(PEARL)，直至目前的未来运载器准备计划     

三角形机翼参数化有限元网格划分与调整方法

为缩短有限元建模周期,提高三角形机翼结构分析、设计与优化的效率疲,首先,以其满足预定气动性能的几何外形为输入,定义了易用的有限元节点与单元的编号规则;基于可设计的机翼内部构型参数及可变的有限元尺寸参数的设置,引入了翼肋贯穿截止准则以满足任意输入的内部构型的初步判断;借助自定义形状矩阵完成了节点布置与单元生成,进一步通过有限元网格细化完成了开口设置、翼肋贯穿位置修正及桁条建模.然后,基于已建立的有限元网格实现了内外侧副翼翼肋位置的小幅调整及旋转舵面的角度调整,以满足不同飞行状态下结构分析需求.最后,应用PCL语言开发了参数化建模模块,实例表明了方法的有效性和模块可靠性.      

“阿里安”7 模仿“猎鹰” 超越“猎鹰”?

<正>2月14日欧空局的"阿里安"5火箭完成了VA-235发射任务,这种20世纪80年代开始设计、1996年首次发射的运载火箭已经走过了20年的岁月。虽然它仍是国际商业发射市场的主力之一,但很多方面已开始有些落后。欧空局正在研制新一代的"阿里安"6火箭,它将使用新的火神2.1和芬奇氢氧发动机,通过组合化设计满足未来的发射需求并大幅度降低成本,而在重复使用方面,欧空局将研     

创造部分重复使用奇迹的哥伦比亚号纪念世界第1架航天飞机发射30周年

20世纪50-70年代,美苏在太空开展了激烈的竞争。然而随着航天技术的长足发展,人造地球卫星和宇宙飞船等航天器的发射量越来越大,其登天云梯——一次性运载火箭就显得过于昂贵,因为它不能重复使用。另外,用于载人往返的宇宙飞船运载能力很小,满足不了大型空间站的运输需求,返回时落点散布和航天员承受的过载也都较大。     

国外航天运输系统发展态势分析

正近年来,世界各国越来越重视航天领域的发展,鼓励政策密集出台,大大促进了产业和技术的进步。航天运输系统作为所有航天和空间活动的基础,更是受到了大众的广泛关注。航天运输系统是将载荷从地球送入轨道的运输工具,可以分为一次性运载火箭和重复使用运载器两大类。其中一次性运载火箭是人类当前进入空间的主要途径,不过重复使用运载器也在快速发展,而且正在成为重要的趋势。另外,新方案、新技术的研发和应用也预示着某些潜在的发展方向和路径,为航天运输系统的远期发展提供更多可能性。     

试验船返回亲历记

正新一代载人飞船是面向我国载人星际探测、空间站运营等需求而论证的天地往返运输飞行器,具备高安全、高可靠、模块化、多任务、可重复使用等特点,可增加乘员人数和提高运货能力。5月5日18时,长征五号B运载火箭首发火箭发射成功,将新一代载人飞船试验船(简称试验船)送入太空。随后,船箭分离,试验船进入近地点近170公里、     

基于STM32的可重复使用运载器闭环仿真系统

针对验证可重复使用运载器关键控制技术的需求,提出了一套基于STM32的可重复使用运载器闭环仿真系统。基于该套平台,对系统的总体方案、硬件平台设计、软件开发及设计进行了重点论述,实现了箭上测量单元、计算机单元、执行单元及地面测发控单元的模拟。通过仿真试验验证,完成了可重复使用运载器制导、导航及姿控算法等关键控制技术的验证。结果表明：所开发的闭环仿真系统设计合理,系统实时性好,可靠性高。可为可重复使用运载器大型试验奠定基础,缩短研制周期。