航天运载器结构先进材料及工艺技术应用与发展展望

先进结构是支撑航天运载器研制及航天任务实施的基础,而先进材料与工艺技术则是先进航天运载器结构研制的重要基石.本文在简要论述航天运载器结构特点及我国发展趋势的基础上,综述了我国航天运载器结构金属材料、复合材料和智能材料的应用与发展需求,最后从超大型结构制造、整体高精高性能制造、复合材料结构制造、增材制造和绿色制造五个方面...     

降低航天发射成本的必由之路(上)国外可重复使用运载器的技术进展

一次性运载器发射费用高，为降低发射费用，美国、欧洲、日本和俄罗斯等都在研究可复用的航天运载器。但由于技术难度大，并需要雄厚的资金保障，可复用运载器要最终取代一次性运载器，还有相当长的路要走     

类X-33运载器气动特性分析

开展升力体运载器的气动布局概念设计研究及气动操稳特性分析.利用二次曲线横截面、指数函数纵向控制线及模线设计方法,提出一种类X-33升力体运载器气动外形,进行机体的优化和控制舵的匹配设计,研究飞行器的气动特性、纵横向稳定性问题和操纵效率问题.研究表明,方案具备较高的高超声速配平升阻比,有较高的容积效率和机动控制效率,可以作为未来航天运载器的潜在可行方案.     

降低航天发射成本的必由之路(下)国外可重复使用运载器的技术进展

可重复使用的运载器是 未来航天运输技术的发展方向，美国、欧洲和日本等都在为这种运载器做各种技术准备。欧洲由于欧洲有限的资金大都花在“阿里安”５火箭的研制上，所以，在可复用运载器技术开发方面开展的工作很少。实际上，欧洲也曾提出过多种可复用运载器方案，如欧空局的“使神”号航天飞机、英国的“霍托尔”单级入轨航天飞机和德国的“森格尔”两级入轨空天飞机等，但都因技术和费用等方面的原因没能坚持下来。从１９９４年起，欧空局曾开展了“未来欧洲航天运输研究计划（ＦＥＳＴＩＰ）”。正在开展的“未来运载器技术计划（Ｆ…     

用运载器评价发动机方案的方法

早期在对液体推进剂火箭发动机方案进行评价与选择时,仅以发动机本身的指标(如比冲、推重比等)作为方案比较的标准。这样没有考虑发动机子系统与运载器总系统的相互联系,得不到合理的评价结果。液体推进剂火箭发动机是航天运载器的一个子系统,采用运载器的性能指标评价发动机方案才能得到比较客观的结果。 本文推导了运载器的评价指标,给出了运载器的线性化质量方程,阐述了运载器设计参数的简化确定方法,由此提出了一个采用运载器评价发动机方案的方法。最后应用提出的方法对五个发动机方案进行了评价。     

可重复使用运载器技术发展研究

回顾了航天运载系统的发展，分析了国外20世纪80～90年代多个空天飞机研究项目的特点，但是由于航天推进系统论证工作的迅速发展，这些曾经被一些空间大国列为国家计划的先进的吸气式推进系统(如英国的HOTOL、美国的NASP、德国的SANGER等方案)相继变得不合适，低成本、可重复使用运载器受到了美国及欧空局的重视，并有希望成为下代的运载器系统方案。     

美国实施空间快速反应计划

随着控制空间对未来高技术战争的重要性日益增加,美国空军航天司令部实施了空间快速反应计划,旨在快速修复关键的空间系统,其中之一是快速发射和修补卫星的ORS/AOA计划。另外,寻求可用于进行快速反应的运载器也是重要的研究项目     

类X-38升力体运载器气动布局概念设计

开展升力体运载器的气动布局概念设计研究,利用二次曲线横截面及模线设计方法,提出一种类X-38升力体运载器气动外形,进行机体的优化和控制舵的匹配设计,研究飞行器的气动特性和操纵效率问题。研究表明,该方案可以获得较高的配平升阻比及配平攻角,有较高的容积效率和机动控制效率,可以作为未来航天运载器的潜在可行方案。     

基于激光增材制造技术的航天运载器上面级舱体结构一体化设计与成形方法

为将激光增材制造(LAM)技术更加广泛的应用于航天运载器结构设计与成形,基于激光选区熔化(SLM)现有成形能力,实现了航天运载器上面级舱体结构一体化设计。具体建立无连接件的整舱一体化模型,成形缩比一体化舱体产品,并通过静力试验验证了基于激光增材制造技术的一体化设计与成形方法的可行性,从而对其在航空航天领域推广应用的技术途径进行探索。     

美国新型火箭将大量继承航天飞机技术

随着航天飞机退役时间的迫近,NASA正在全力发展作为替代方案的新一代航天运载器--载人运载火箭(CLV),并希望缩减研制费用和实现新老系统之间的平稳转换.按照NASA的设想,将用CLV和"载人探测飞船"(CEV)的组合代替过去的航天飞机执行载人航天任务.     

航天器结构设计与分析软件发展

复杂轨道航天器、运载器以及航天动力系统的设计与分析中引入的三维结构设计及力学仿真软件能够对大型复杂航天器进行高效率、低成本且快速迭代分析,在静力学、结构动力学、疲劳分析方面的显著优势大大提升了航天器设计的可靠性。以目前航天科研部门主要使用的计算机软件为对象,通过介绍典型航天器、运载器,综述了各软件的主要功能以及应用情况,梳理了国内外各软件的发展脉络与发展趋势。     

美国SpaceX超重-星舰首飞分析及对中国航天产业的启示

重复使用运载器研制是航天发展的不懈追求，美国太空探索技术公司（SpaceX）两级完全重复使用运载器超重-星舰实现首次发射，发射阶段圆满，后续飞行失控后执行自毁程序。本文介绍了超重-星舰的首飞情况与方案演进，根据超重-星舰总体方案反演分析其应用模式，梳理了超重-星舰的核心关键技术，总结了超重-星舰对航天产业的影响。最后给出了超重-星舰对中国航天产业发展的启示与建议。     

美国高超声速技术发展状况分析

高超声速飞行器一般是指飞行马赫数Ma≥5,采用吸气式发动机的飞行器.它主要包括航天运载器、太空作战飞行器、高超声速导弹、高超声速飞机等.发展高超声速飞行器在开发太空和军事应用方面,具有十分重要的意义.可能的高超声速飞行器方案如图1所示.     

前言

2021年既是中国共产党建党100周年,又是"十四五"开局之年、全面建设社会主义现代化国家新征程开启之年.站在新起点上,如何迈好第一步、走好新征程至关重要.随着我国航天科学技术的快速发展,深空探测、载人登月、在轨服务等重大战略任务对新一代航天运载器结构轻量化、智能化、集成化的需求日益提升,如何通过新结构、新机构技术发展...     

未来30年航天运载技术的发展预测

作为航天技术的基础,运载技术代表着一个国家自由进出空间的能力,是发展利用空间技术、控制空间技术的基础和前提,因此世界各航天强国均把发展先进航天运载技术作为保持其领先地位的战略部署之一.     

铝锂合金贮箱焊接技术研究现状

铝锂合金是制造航天运载器贮箱的理想材料,其连接技术也是航天领域所关注的问题.本文综述了典型新一代铝锂合金材料2195及1460铝锂合金的主要焊接方法及其发展现状.与传统钨极氩弧焊、真空电子束焊、变极性等离子弧焊等熔化焊方法相比,新型固相连接技术搅拌摩擦焊由于能够获得更为优质的接头性能,有望在铝锂合金贮箱结构的连接上获得广泛应用.     

固体运载器发动机内弹道设计方法

为研究对固体运载器总体性能提升有利的发动机内弹道设计方法,建立了发动机内弹道计算模型,并选取两个燃面设计参数表征内弹道曲线构型。针对某三级固体运载器进行了仿真分析,分别以发动机冲质比最大及运载器射程最大为目标对发动机的内弹道曲线构型进行优化设计,并对这两种设计方法进行对比研究。研究结果表明,发动机性能最优并不一定会实现运载器总体性能最优,以运载器射程最大为目标,对发动机内弹道曲线构型进行优化设计,可显著提高运载器总体性能。研究成果可应用于固体运载器总体方案初步论证阶段,提升固体运载器的性能水平及方案论证效率,使固体运载器总体设计方案更具时效性和竞争性。     

基于Simulink的潜空导弹运载器水下弹道仿真

简要分析了潜空导弹无动力运载器的基本特征和基本要求;用四元数法和矢量矩阵法建立运载器水下空间运动的数学模型;利用Simulink仿真软件,建立运载器仿真模型,对运载器的水弹道特性进行仿真分析与计算。仿真表明,运载器离管速度对导弹出水时偏距影响很大,水中运动时间主要与发射深度有关。     

基于代理模型的运载器头罩外形优化设计

引入Kriging代理模型,选取若干不同头罩外形的运载器,进行气动性能分析,利用运载器气动性能参数作为拟合样本建立代理模型.以具有足够精度的代理模型替代CFD分析,发展了一种基于代理模型的运载器头罩外形优化设计方法.在马赫数为3、飞行攻角为3°、飞行高度为8km条件下,利用该方法对运载器进行最小阻力系数、最大纵向压心系数的单目标优化和综合考虑上述2个目标的多目标优化.结果表明:2个目标存在冲突,为同时兼顾减小阻力和增强纵向稳定性,必须对运载器头罩外形进行多目标优化,得到的外形阻力系数减小了1.95%,纵向压心系数增大了5.93%,采用基于代理模型的优化设计方法能在保证精度条件下有效提高计算效率.      

可重复使用运载器结构重量估算方法研究

对可重复使用运载器总体参数统计数据进行回归分析,得到了可重复使用运载器结构重量估算公式,并以某可重复使用运载器为例进行了验算,结果验证了结构重量评估公式的合理性和可用性;通过定义无量纲形式的敏感度函数和敏感度因子,使各总体设计参数的敏感性可进行对比评价,并以此分析了可重复使用运载器结构重量估算公式对单个总体设计参数的敏感度,总结出可重复使用运载器结构重量随总体参数变化的规律。其结构重量估算公式对我国未来可重复使用运载器的设计具有直接参考价值。