单级运载工具空间运输主发动机

主要研究新的烃助推器和氢上面级发动机,还对非常先进的发动机进行了讨论.如果研制时间允许,这种先进发动机将不以传统原理来设计.对几种先进的单级入轨运载工具发动机作了比较,并给出分析结果.结果表明,采用这些先进的发动机,火箭净质量可减少约20%.研制某些先进发动机也许并不需要很长的时间.     

法国研究未来的运载系统

减少乘员和载荷的LEO(低地球轨道)运载成本,是研制继“阿里安”5后的下一代空间运输系统的主要目标.如果整修费不太昂贵,那末最理想的方案是研制可回收运载工具.可回收系统由于需将额外的重量带进轨道用于再入,故其不确定性比一次性使用运载工具大.有效载荷只占总重的很小一部分,将增加不确定性.据此,CNES(法国全国空间研究中心)已开始调整对运载工具及其推进的基本研究.法国宇航公司对水平和垂直起飞、单级和两级结构,以及各种推进方式的各种可重复运载工具方案作了比较研究.AMD-BA对其他系统的研究旨在通过一项保守的计划,用已有的证明有效的数据建立数据库,通过参量研究评定各方案对技术的敏感性.SNECMA(法国国营飞机发动机研究制造公司)、SEP(欧洲动力装备公司)和ONERA(法国全国航空空间研究局)研究了各种组合发动机,以选出一种更理想的航天飞机推进系统.     

未来的大型运载工具

概括介绍现有运载工具的技术发展水平和运载能力,对未来发展趋势作了展望,叙述了几种用于完成下一世纪飞行任务的运载工具可行方案.对一次性使用和可重复使用的运载工具的运输成本比进行计算,并绘出在低轨道飞行任务中运输成本比与累积有效载荷质量的关系曲线.大推力运载工具(HLLV)可以以约500美元/公斤的平均成本承担总共10万吨的空间发射任务.结论是,未来肯定将需要和研制出在低轨道载送乘客的第二代航天飞机和多用途的大型空间运输机.     

固体火箭发动机塞式喷管结构型式与性能分析

针对可应用于固体火箭发动机的3种环状塞式喷管构型,采用有限体积法进行计算,通过流场结构分析和性能比较,表明单元间隙较小的多单元环簇型塞式喷管在整个飞行高度下均具有较高的推力效率,适合作为固体火箭发动机用塞式喷管的基本构型.在此基础上,采用颗粒轨道模型模拟了20单元环簇型塞式喷管的两相流场,由于颗粒的存在使得两相流场较纯...     

航天飞机小尺寸烧蚀喷管试验

近来,使用小尺寸喷管试验,鉴定了有希望的新型碳酚醛烧蚀材料。这些材料采用短粘胶纤维.聚丙烯腈纤维和沥青基碳布制成。为喷气推进试验室48英寸碳发动机设计的4英寸喉径潜入式喷管,用来鉴定有20种烧蚀材料的5种不同的设计。这种装有3200磅航天飞机固体火箭发动机使用的推进剂(聚丁二烯丙烯酸丙烯腈)药柱,提供的燃烧室压力——时间条件,类似于航天飞机固体火箭发动机最初45秒的工作环境。     

航天飞机的固体火箭发动机

本文介绍了航天飞机用的助推固体火箭发动机(SRM)。其类型分为三种:当前执行任务的标准SRM,空间飞行运输8号用的高性能SRM;以及计划在1985年飞行用的纤维缠绕壳体SRM。航天飞机的SRM是获得飞行状态中最大的固体推进剂发动机,其直径为146英寸,长度为125英尺,装有1111000磅固体推进剂,最大推力(真空条件下)为3115000磅力。在首次飞行前成功地进行了7次地面试车,随后的三次飞行试验满足了发动机的全部技术指标。计划提高航天飞机的性能,从东海岸发射的有效载荷达到65000磅,在西海岸发射时(极轨道)达到32000磅。航天飞机性能提高是由于:1.采用高性能的SRM使航天飞机的有效载荷增加3000磅。2.SRM使用纤维缠绕壳体结构使航天飞机的有效载荷增加6000磅。前者靠改变SRM的推力——时间曲线和提高喷管的膨胀比来实现;后者靠减少壳体的消极重量来实现。     

日本研制一种新型碳/碳耐高温复合材料

日本宇宙开发事业团在研制“大和”小型航天飞机上,采用了一种碳/碳耐高温复合材料。该材料拟用在发动机喷管和航天飞机返回大气层时承受高温的壳体主翼底面等处。此种复合材料采用将碳纤维浸入碳粒子之中的方式,使烧蚀趋近于零,强度也相当     

航天飞机新型火箭发动机试验成功

NASA于4月10日在马歇尔空间飞行中心的东部试验区成功地进行了一台长6m、直径1.21m的航天飞机先进固体发动机(ASRM)缩比固体火箭发动机试车,试车全程约30s. 这次试车开始了支持航天飞机先进固体发动机研制计划的一组(10次)试验.前5次试车将鉴定新型发动机喷管的候选材料,称为喷管鉴定试验-1(NEr-1).4月10日试车的试验发动机重约18140kg,包括重     

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     

美两种新运载器提出使用俄制发动机

俄罗斯为N1登月运载火箭研制的NK－33液体火箭发动机可能将用在两种可以重复使用的美国卫星运载工具上。这种发动机目前正在由美航空喷气发动机公司进行改装和推销。除将用在基斯特勒宇航公司的K－1火箭上外（见本刊去年第12期报道），另一家公司还有意把它用在一种亚轨道航天飞机上。据预测，2002年之前，低地轨道卫星商业发射将有80亿美元的市场。上述这两种新运载器方案正是为抢占这一大市场而来的。基斯特勒公司K－1运载火箭将以2000万美元的价格向外推销。这种火箭将在1998年开始进行飞行试验，一年后投入使用。该项目将利用私人投资…     

苏联的G-1型超级运载火箭

当美国的航天飞机进入飞行试验阶段时,苏联又重新研制一种能把近200吨有效载荷送进近地轨道的大推力运载工具,这是西方情报研究专家们分析研究了来自各方面的证据之后所得出的一个结论,并把这种运载工具命名为G—1型“超级”运载火箭。     

Shuttle-C主推进系统

Shuttlc-C是一种由航天飞机衍变而来的高运载能力、低成本运载系统,它能将45.4～68吨的有效载荷送入低地轨道。其主推进系统将采用两台或三台航天飞机主发动机,在许多方面与航天飞机的主推进系统有相似之处,并将保持航天飞机主推进系统的高可靠性。该系统的研制可利用已有的航天运输系统研制数据库,从而可大大降低研制成本。     

美国航天飞机主发动机的研制

一、发动机的设计特点航天飞机主发动机具有与一般液体火箭发动机不同的若干特点。发动机采用高压补燃循环系统。高压涡轮排出的富氢气体导入主燃烧室,充分燃烧后成为热燃气自喷管排     

轻质钛合金喷管在氢氧发动机上的应用研究

为降低发动机质量,提高其推重比,将轻质高温钛合金TA15用于液氢液氧发动机推力室喷管,模拟了全尺寸再生冷却钛合金喷管的工作特性,设计了TA15钛合金铣槽式再生冷却缩尺喷管,采用扩散焊工艺生产了缩尺喷管试验件,成功进行了热试验.试验结果表明钛合金氢再生冷却缩尺喷管在高温富氢燃气环境下能够短时间安全稳定工作,传热可靠,最高气壁温达1 017 K,冷却通道流阻及氢温升实测值与计算结果基本一致.最后简要介绍了钛合金的氢脆特性.     

霍托尔空天飞机

为与美国航天飞机争夺世界卫星发射市场,欧洲急于研制自己的下一代空间运载工具.“霍托尔”水平起降单级入轨空天飞机便是吸引人的方案之一.“霍托尔”的新颖之处是采用组合式发动机—RB545吸气式氢氧发动机.这种发动机兼有空气喷气发动机和火箭发动机两者的优点.“霍托尔”在结构和气动布局设计、材料选择和防热措施方面也有许多独到之处.最后介绍“霍托尔”的飞行方案和飞行程序.     

航天飞机固体火箭发动机喷管的修复

为了保证航天飞机每次飞行的成本保持最低,设计时考虑了喷管的金属零件都要重复使用。因为这些零件都是由大型铝和钢锻件机加成的,成本都很高。如果能重复使用19次,喷管柔性接头重复使用9次,那么对于每次飞行来说,就能大幅度地降低成本。航天飞机固体火箭发动机喷管是由作为支承件的大型铝和钢零件组成,这些零件内表面都粘结抗烧蚀绝热层.要重复使用的只是金属构件及柔性接头,因绝热层在工作期间要烧蚀、炭化,每次需重新更换。图1为喷管结构图,该喷管喉径136.86cm,全长424.7cm,出口直径369.9cm。这是当今固体发动机最大的喷管。喷管柔性接头的前法兰与后法兰及     

固体火箭发动机潜入和非潜入喷管内流场模拟及对比

利用FLUENT流场计算软件,对采用潜入和非潜入喷管的全尺寸固体发动机,采用二维轴对称模型和准定常方法进行了内流场模拟计算和对比分析.结果表明,喷管潜入结构可有效地降低发动机后封头壁面附近的燃气速度,从而比非潜入发动机有更好的热防护环境;两种发动机在燃烧室内压强、速度和温度分布大致相同,非潜入喷管发动机在喷管出口轴线处燃气速度比潜入喷管发动机的大,而温度和压强较低.     

1992年航天发射工具的成就

1992年,美国的航天飞机按计划成功地进行了8次发射.NASA继续为航天飞机主发动机研制新型先进的高压涡轮泵. NASA还进行着使用航天飞机零部件经济地组装成不载人重型运载工具的可行性研究.太空探索倡仪需要这种重型运载工具. NASA的朗利中心在继续研究可载8名乘客、2名乘员、水平着陆的HL-20“太空的士”方案.HL-20可用作空间站乘员往返的工具,也可为人员发射系统配套,提供到太空去的日常通道.HL-20     

空间运输的发展方向

国际运载系统的近期目标是将至少5000kg的有效载荷送往地球同步轨道(CEO).美国将用带有新的上面级的航天飞机和辅助性一次性使用运载火箭(CELV)如“大力神”34D 7/“半人马座”来实现这一目标.苏联的运载工具和欧空局(ESA)的“阿里安”5也将能实现这个目标.美国显然将恢复采用机/箭混合编队政策,而只用航天飞机完成载人飞行任务.ESA的“赫尔墨斯”和苏联航天飞机也主要用于载人飞行.苏美两国都花了巨大的人力物力来研究第三代空间运输系统,迅速及时地以低成本将重型载荷送入轨道.空天飞机和HOTOL(水平起降)、航天飞机型火箭(SDV)和大推力运载火箭(HLLV)等各种方案都在研究之中.这些第三代运载工具将满足民用和军用需求.民用包括扩大现有商业活动、地球观察、空间生产、空间站和载人飞行,以及其他尖端任务,如火星探险(载人和不载人)、月球基地和大型空间动力系统.军用可能包括先进的情报和侦察系统、宇宙飞船服务和维护任务、SDI支援系统,以及永久性空间驻人基地.实现这些目标将需要研制空天飞机.空天飞机还将发展成用以完成高速空天运载和灵活反应任务的飞行器.叙述中型运载火箭、先进的航天飞机和空天飞机的现有设想和早期计划.讨论SDV和地球至低轨道大推力系统,介绍“赫尔墨斯”和苏联航天飞机.     

美国固体火箭行业1988年的头等大事

恢复航天飞机飞行和改进航天飞机,是美国固体火箭行业1988年优先考虑的一件大事。为此,莫顿锡奥科尔公司进行了缩比发动机,短长度发动机、全尺寸发动机等的点火试验,并在3月和7月向 NASA 的肯尼迪航天中心各交付了一套用于飞行的固体火箭发动机。并进行了两发研制发动机、两发鉴定发动机和一发生产检验发动机的全尺寸点火试验。在鉴定发动机试验中,使发动机承受了侧向载荷。试验证明新接头的位移小于旧接头,在侧向载荷作用下没有开启。生产检验发动机的试验验证了现场接头和喷管——壳体接头对主要人为缺陷的敏感性。