“赫尔墨斯”推进系统设计

“赫尔墨斯”航天飞机是一种载人的、可重复使用的飞行器.它要用新的“阿里安”5发射到低地球圆形轨道和极轨道.当“赫尔墨斯”脱离“阿里安”5后,即机动飞行到其所要求的工作轨道上.讨论了两种入轨的推进概念:组合式可重复使用系统和分离式一次性使用系统.重点研究组合式系统.但也分析了一次性使用系统对本研究结果的影响.讨论了推进系统的基本流程图的设计步骤,并提出几种导致选择基本推进系统流程图的比较方案.示出了改变外形的最新“赫尔墨斯”对流程图的影响.     

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.     

“赫尔墨斯”计划的实施情况

详细介绍欧空局“赫尔墨斯”航天飞机新方案的特点、与原方案的不同之处及新方案的实施情况.选择防热系统是“赫尔墨斯”设计者面临的最复杂的问题之一.将“赫尔墨斯”防热系统同美国航天飞机的防热系统作了比较.目前有两种防热系统方案:带外防效层的非热强结构;能耐高温的热强结构.未来航天飞机的防效结构将大量采用碳基复合材料和陶瓷复合材料.     

简讯

MBB运输机和客机集团的风洞实验室第一次对“赫尔墨斯”模型进行了风洞流体试验.MBB公司在“赫尔墨斯”的预研计划中承担对大小不同的模型进行多次试验的任务.这一系列的试验是为了获得航天飞机在大气层中飞行所需的最佳外型结构.这些试验将在欧洲航空航天工业风洞实验室以及各研究所的风洞实验室里进行.     

水平起落完全重复使用的下一代航天飞机

概括介绍第二代水平起落、可重复使用航天飞机的发展情况、基本工作原理和主要特点;航天飞机技术的突破,必将推动现代航空技术的发展.着重叙述目前世界各国所提出的各种航天飞机方案,其主要技术性能、工作特点及方案论证情况,这包括英国的HOTOL、西德的S(?)nger和美国的“东方快车”.在这方面,目前美国暂处于领先地位.发展第二代航天飞机有五项主要的关键技术:1.吸气式组合推进系统;2.材料;3.结构;4.飞行控制和稳定;5.高超音速空气动力技术.     

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.     

苏联航天飞机计划经费拮据

苏联的未来载人空间计划正受到预算削减的严重威胁.1990年飞往“和平”号空间站的三次载人飞行耗资2.2亿卢布,而“暴风雪”号航天飞机计划迄今已用去140亿卢布,但试验仍未结束.相比之下,不载人航天飞行所耗经费要少得多,且能较快地收回投资成本.鉴于此,目前苏联航天界正提出用以取代载人飞行计划的各种替代方案.     

美可能发展新型载人航天器

美国的4架航天飞机按每架可重复使用100次来计算,还可飞行很长一段时间,但终将被更为先进的载人航天器所取代。为了确定航天飞机的“接班人”,美国航宇局正在组织有关公司开展一项称为“航天运输结构”的研究计划,对各式各样的接班方案进行论证。正是在这项研究计划的实施过程中,美国航宇局产生了研制一种新式 CCTV 载人航天器的想法。这种航天器将在现役航天飞机于2010年之后的某个时间被取而代之之前作为航天飞     

美可能发展新型载人航天器

图１　欧洲前些年曾提出过用阿里安５发射的使神号航天飞机方案。美国的机组／货物转运飞行器有可能采用这种用一次性运载火箭发射的有翼航天器方案美可能发展新型载人航天器子　力　　美国的４架航天飞机按每架可重复使用１００次来计算，还可飞行很长一段时间，但终将被更为先进的载人航天器所取代。为了确定航天飞机的“接班人”，美国航宇局正在组织有关公司开展一项称为“航天运输结构”的研究计划，对各式各样的接班方案进行论证。正是在这项研究计划的实施过程中，美国航宇局产生了研制一种新式ＣＣＴＶ载人航天器的想法。这种航天器…     

苏联航天飞机缩小活动规模

苏联官方已正式承认,苏联的航天飞机活动将局限于经济领域内.航天飞机的下一次飞行是在1991年.这次不载人飞行将完成与“和平号”空间站的对接.在对接降落时,一名宇航员从“和平号”空间站转移到航天飞     

日希望2022年前发射航天飞机或载人飞船

日本希望在2022年前用载人飞船或小型航天飞机送宇航员上天，并着眼于在更长远的未来发展点到点的亚轨道运输系统。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）官员在10月份在意大利那不勒斯举行的第63届国际宇航联大会上介绍该局载人航天方案时说，这种飞船或小型航天飞机可乘坐3人，并可携带重达400公斤货物。其中的小型航天飞机可能类似于美国内华达山脉公司在研的“追梦者”航天飞机。     

美俄签署空间协议

美国NASA和俄罗斯宇航员于最近在莫斯科签署了两项有关载人空间飞行和火星探测的合作意向书。协议详细拟定了俄罗斯宇航员搭乘美航天飞机、美国宇航员搭载俄“和平”号空间站,以及航天飞机与“和平”号空间站合并对接的飞行任务。     

美研究利用外国火箭为空间站补给

美国航宇局(NASA)正在考虑广泛利用本国、欧洲及日本的不载人运载火箭向空间站运送供应品,以减少载人航天飞机的飞行次数。 作为利用国内外不载人运载火箭与航天飞机一起为空间站补给这一新的研究工作的一部分,NASA正在彻底重新评估空间站的后勤问题。 该项研究旨在确立一个空间站的“空间运货”方案,为国际航天商业化提供新的机会。研究结果将于1988年底见分晓。有待研究的一个方案与苏联进步号空间站补给运载器相类似。 与此有关的一个问题是空间     

西欧航天计划的若干财政-政策观点和技术观点

主要阐述有关制定和执行西欧航天计划的若干财政-政策观点和技术观点.介绍降低“阿里安”族运载火箭成本的途径,即要批量生产和保持良好的继承性.分析西欧实现“赫尔墨斯”计划的可能性,认为西欧无论在技术上,还是在财政上都具有研制航天飞机的能力.对航天飞机的耐热结构、氢氧燃料电池、遥控机械手的研制作了讨论.     

航天飞机发动机的焊接

美国洛克威尔公司Rocketdyne分公司用机器人气体保护钨极电弧焊焊接航天飞机主发动机.该公司在独特的焊接结构中采用的是高强度合金钢,其中包括镍基和铁基的铬铁镍合金和不锈钢.采用机器人技术能解决这一焊接所带来的难题.这项技术包括初步使用预编程机器人焊接单元、视觉焊缝跟踪器、焊缝熔池焊透传感器和脱机编程.对该焊接系统结构、性能和操作顺序作了详细介绍.焊接系统的核心是Cybotech机器人和RC-6控制器.最后叙述马歇尔空间飞行中心和Rocketdyne公司对这一技术的研究工作.     

ATK宣布研制私营载人运输系统

曾为美国航天飞机建造固体火箭助推器的阿联特技术系统公司(ATK)5月9日宣布要研制自己的私营运载系统,用于低地轨道往返载人运输。该系统包括火箭和飞船,可在大约3年内进行首次载人飞行。该公司是在洛杉矶首届航天器技术展览会上宣布该项目的。     

仿真技术在导弹和空间往返系统设计中的应用(上)

本文在简要介绍系统仿真基本概念之后,相继以“仿真和导弹”,“仿真和人造天体”,“仿真和航天飞机”为标题,用大量典型事例,阐明仿真技术是航天领域系统设计中一个必不可少的组成部分。仿真不仅作为一种经济有效的手段贯穿导弹和空间往返系统设计的全过程,而且是确保飞行试验成功的关键。本文还阐述仿真技术的发展,除了受仿真计算机发展的影响,更重要的是受仿真对象的发展而发展。文中并指出,飞行仿真水平集中表现在半实物仿真/载人飞行仿真和环境模拟两个方面。全文分上下两篇发表。上篇包括系统仿真概述,仿真和导弹;下篇包括仿真和人造天体,仿真和航天飞机。     

航天飞机防热系统材料进展

一、防热系统材料方案选择 载人航天器防热系统设计与材料问题是公认的实现载人航天的一个关键技术问题。世界各国很重视载人航天器的防热系统材料研究。特别是航天飞机要求多次重复使用(美国和前苏联是设计使用100次),而且是载人飞行,因此要求安全可靠的、耐高温的、轻质的热防护材料。 1973年美国在进行航天飞机轨道器设计时,决定采用防热和结构分开的设计方案,即除鼻锥帽和机翼前缘采用热结构外,机身、机翼的其他部位采用冷结构加防热层的方案。如蒙皮结构采用常规航空铝合金来承载,它的外面采用轻质陶瓷瓦起防热隔     

欧洲的“赫耳墨斯”航天飞机

自美国的航天飞机问世后,欧洲宇航业便把营造自己的航天飞机提到议事日程,并以此作为其雄心勃勃的载人空间飞行计划的一个重要组成部分.为此,“赫耳墨斯”(Hermes)航天飞机计划即应运而生.法国是欧洲航天飞机计划的积极倡导者.它主要承担航天飞机的预研、设计和制造,并分担了总预算额的50%.在法国工业界的热情支持下,法国全国空间研究中心(CNES)经五年预研,于1985年1月向欧空局成员国的罗马部长级会议提出了“赫耳     

航天飞机的导航和制导问题

航天飞机的导航、制导和控制是保证其可靠性的重要方面.导航、制导和控制系统必须采用冗余技术,具有较强的冗余管理功能.航天飞机的飞行通常分为上升、轨道运行和再入返回三大段.详细叙述航天飞机发射前的初始校准和对准,上升段、轨道飞行段和再入返回段的导航、制导问题.