典型低温推进剂的热力学性能参数评估

近年来,低温推进剂在火箭推进领域得到了广泛应用,针对液氧、液氢以及液甲烷等低温推进剂的研究也得到了深入开展。然而,有关低温推进剂热力学性能的研究虽有开展,但各种推进剂性能的特点和差异缺乏研究,对低温推进剂的热力学性能缺乏综合性分析研究和系统认识。统计了1960年以来火箭推进剂的使用以及按照火箭级应用分布情况,对低温推进剂在火箭推进领域的应用与发展进行系统性综述。从低温推进剂的基础热物理性质出发,面向航天推进应用,对不同低温推进剂的动力特性、传输特性、贮存特性以及致密化特性4个方面进行综合评估。结果表明：液氢推力特性最好,氢氧发动机理论比冲可达457 s。相同管路和工况条件下,液氢流动阻力最小,液氧流动温升最小,液甲烷流动阻力和温升特性表现居中。以管长为10 m、管内径为0.1 m的加注管路为例,液氢流动压降小于5 kPa,液氧流动温升小于0.5 K。在地面停放过程中液氧和液甲烷温升小,贮箱增压慢,同时液甲烷热分层现象较弱。对于高5 m、直径3 m的圆柱形贮箱来说,当外界热流密度为50 W/m²时,液氢温升可达4.83 K,液氧仅为1.93 K;液氧贮存周期可达36...     

日本H系列火箭低温级的研制

目前航天推进系统所用的推进剂中,液氧和液氢推进剂组合的性能最高。因此,为了提高运载能力,目前很多运载火箭都有一级使用液氧/液氢作为推进剂。日本宇宙开发事业团(NASDA)从1972年开始进行液氧/液氢推进系统的研究工作。1986年,H-1火箭的首次飞行获得成功。该火箭的第二级采用了液氧/液氢推进系统,到1992年2月计划结束为止,9次发射全部获得成功。     

国外氢氧发动机的火舌点火器

液氢、液氧推进剂为非自燃燃料,需要一个外部点火能源。国外氢氧发动机,如美国研制的 RL10A3-3、J2、航天飞机主发动机、欧洲的阿里安火箭第三级 HM-7试验推力室以及日本H-1火箭第三级的 LE-5发动机等,均采用     

液氢/液氧的应用前景

本文介绍了液氢/液氧推进剂的问世过程及其在苏、美、欧洲、日本和中国的应用简况,并介绍了苏联采用液氢/液氧作推进剂的能源号火箭发动机的安装特点,以及这种推进剂的应用前景和优缺点。     

液氢的蒸发损失和贮运容器的绝热

液氢液氧是目前能获得最大比推力的一组液体火箭推进剂。液氢作为火箭推进剂已日益得到普遍使用,因此,研制大型的液氢贮运设备就成为亟待解决的一项课题。液氢的温度很低(—253℃),容积气化热小(气化单位容积液氢的气化热是液氧的1/7.6,是液氮的1/4.9),为了减少蒸发损失,要     

氢爆炸事故十四例

液氢作为火箭推进剂的燃料,在国际上早被广泛使用。美国航天飞机为主发动机提供动力的推进剂就是54m~3液氢和145m~3液氧。我国从60年代开始研制和使用液氢液氧发动机,长征三号运载火箭的第三级就使用了这种高能低温液氢液氧火箭发动机。氢的易燃易爆特性是其安全使用最主要的危险。国内外在其生产、贮存、使用、发射等过程中,都曾     

光纤漏氢检测系统

目前,国外大型液体火箭发动机多采用液氢和液氧作为推进剂,这主要是因为液氢液氧的比冲高,也有利于环境保护。但是液氢是极危险的易燃、易爆物,因此,对液氢泄漏的准确检测一直是航天界所关注的研究课题。美国智能光学系统有限公司(IOS)与波音公司一起共同开发了世界上第一个光纤氢泄漏检测系统。该系统利用多点光纤传感器系统,解决了运载火箭内部及外部氢泄漏的实时检测问题。系统由低成本光源、作为传输介质的标准通信级光纤及易于制造的带有温度敏感指示器的光子管(optrode)组成。通过用光电子传感器代替电化学技术,系统具有下述优点:第…     

消氢装置安全护航我国新一代液氢液氧运载火箭发射

低温推进剂液氢/液氧因能量高、比冲大、燃气清洁而在火箭领域具有广阔的应用前景[1].但在4％～8％体积分数的较低的氢气浓度下,液氢具有爆燃的危害,此时燃烧产生的压力波以亚音速传播[2];在氢气体积分数18.3％～59％情况下,可产生严重的以超音速传播的爆轰的危害[3-4],液氢的这种易燃、易爆和易渗漏等特性,给贮存、保...     

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。     

空气液化循环氢发动机

本文概述了高效液氢火箭发动机系统特点、组成及原理,对计算的推力及比冲特性进行了分析,提出了推进剂供应程序。     

简讯

日本成功进行LE-7发动机的全程试车 日本宇宙开发事业团6月15日在种子岛航天中心对使用液氢/液氧作推进剂的LE-7火箭发动机进行了首次全程试车,从而为1994年2月进行H-2火箭的首次飞行铺平了道路。试验时间超过了350秒。H-2火箭是在H-1火箭的基础上研制的,全部由日本制造。日本90年代的大部分航天计划都是围绕着这一火     

液氧煤油火箭海上发射基本方案及关键技术分析

海上发射火箭在提升火箭运载能力、降低残骸坠落风险等方面具有极大优势。我国已成功实施多型固体火箭海上发射任务,相比固体火箭,液氧煤油火箭具有更高的比冲和环保性。根据液氧煤油火箭陆基发射的特点规律和固体火箭海上发射任务流程及实施方案,研究了海射系统港口基地、海上发射船、运载火箭、保障船等运行的基本方案,提出海上发射任务实施流程,分析了牵制释放、连接器零秒脱落和自动对接、无人值守推进剂加注技术在海上发射火箭中的重要意义,以及需要解决的关键技术难题。     

氢爆炸事故十四例

液氢作为火箭推进剂的燃料，在国际上早被广泛使用。美国航天飞机为主发动机提供动力的推进剂就是５４ｍ３液氢和１４５ｍ３液氧。我国从６０年代开始研制和使用液氢液氧发动机，长征三号运载火箭的第三级就使用了这种高能低温液氢液氧火箭发动机。氢的易燃易爆特性是其安全使用最主要的危险。国内外在其生产、贮存、使用、发射等过程中，都曾发生过程度不同的爆炸事故。现将其中１４例事故汇集如下，其中大多数为美国航宇局发生的事故，每起事故只列出事故及其原因，为的是引以为训。１．液氢容器排气口爆燃事故：在一次用０．２５ＭＰａ表…     

氢氧末级长时间滑行贮箱压力控制及关键技术分析

为通过弹道优化设计提升火箭发射圆轨道卫星的运载能力,同时提高火箭对不同发射任务的适应性,需要火箭末级具备长时间在轨滑行能力。对氢氧末级火箭而言,延长在轨滑行时间需要解决的一个重要问题是液氢贮箱压力、推进剂温度的预示和控制。结合微重力下贮箱内低温推进剂力热耦合运动特征,给出了低温火箭在轨滑行过程中贮箱压力控制的设计流程和计算方法,并通过计算分析获得了整个滑行阶段液氢蒸发量、补压气瓶需求量等关键设计参数,为工程研制提供参考。     

高密度比冲推进剂

目前通用的推进剂制造工艺,已能生产20,000多台高密度比冲推进剂的火箭发动机。这种CTPB基推进剂释放的能量高达20磅—秒/英寸~3。相比之下,有些发动机使用的CTPB/AP推进剂却低于11磅一秒/英寸~3。这类推进剂极适用于体积受到限制的系统,如飞行员逃逸系统。它们在宽达-54～+93℃的温度范围内检验合格,并在+129℃下作过试验。这类高密度比冲的推进剂可应用于M119脱轨补偿这类火箭发动机,而它要求的高装填分数是CTPB/AP推进剂所达不到的。     

液氧/甲烷发动机评述

简要介绍了国外液氧/甲烷发动机的研究情况。重点论述了甲烷的特点及它用作液体燃料的优缺点。液氧/甲烷发动机具有较高的性能,甲烷有好的再生冷却性能,是一个可供选择的推进剂组合。但由于其密度比冲比液氧/煤油发动机低,使用安全性也不如煤油;性能又比液氧/液氢发动机低,这些都限制了液氧/甲烷发动机的发展和应用。迄今为止,还没有一个液氧/甲烷发动机型号开展研制工作,因而也就不可能有其使用的历史。     

蓝箭航天液氧甲烷发动机研制进展

探讨了国内外商业航天运载火箭及其发动机的发展情况,研究比较了液氧甲烷、液氧煤油和液氧液氢等推进剂组合,提出液氧甲烷是商业航天、未来可重复使用液体火箭发动机的发展方向和最佳选择。分析了液体火箭发动机推力选择的原则,确定了蓝箭航天液氧甲烷发动机的推力为80 t和8 t。比较了燃气发生器循环、补燃循环及膨胀循环等动力循环方式,选择了燃气发生器循环的技术方案。介绍了蓝箭航天两型液氧甲烷发动机的总体方案、性能指标、技术创新点、用途和研制情况。     

估算液氧-液氢爆炸当量的比例定律

液氧-液氢推进剂在混合爆炸时的 TNT 当量,通常在静态试车台上取流动推进剂重量的0.6倍。本文提出一种新的估算液氧-液氢推进剂爆炸当量的方法,即该推进剂的 TNT 当量平均值与推进剂重量的2/3次方成正比,而其最大的 TNT 当量近似于推进剂重量的2/3次方的4倍。     

阿里安火箭的第三级—H8

一、前言 H8是欧洲大型运载火箭阿里安(ARIANE)的三子级。“H”表示液氢、液氧推进剂,“8”表示推进剂工作量为 8吨,H8即采用液氢液氧低温高能推进剂的末级运载火箭。H8的性能指标先进,适应能力强,技术关键较多,工艺复杂,研制周期较长,是阿里安的重要组成部分之一,也是它的总体性能优劣的关键所在。现将赴法考察中了解到的H8概况分析整理如下,供有关同志参考。错误之处欢迎指正。     

运载火箭脐带自动脱落连接器技术进展

运载火箭脐带自动脱落连接器技术进展符锡理现代运载火箭和航天飞行器在发射准备过程中与地面设备间的电、气、液管线联系十分复杂，这些管线统称为脐带。某些管线脐带要一直工作到火箭起飞前，甚至火箭离开发射台后才从箭上脱落。例如以液氢液氧作为推进剂的运载火箭，在...