长征五号运载火箭动力系统总体技术分析

简要回顾长征五号运载火箭研制历程,结合国外运载火箭动力系统发展态势,系统梳理了长征五号运载火箭动力系统的设计准则和总体方案,详细介绍了与长征五号有关的新型大推力发动机、循环预冷、低温火箭POGO(液体运载火箭结构系统与动力系统动特性相互耦合而产生的纵向不稳定低频振动)抑制、高可靠增压输送、直径5m液氧/液氢模块动力系统...     

未来空间运载火箭推进系统的发展展望

未来空间运载火箭推进系统的发展展望毛根旺，何洪庆（西北工业大学航天工程学院，西安，７１００７２）ＰＲＯＳＰＥＣＴＳＦＯＲＴＨＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＯＦＦＵＴＵＲＥＳＰＡＣＥＶＥＨＩＣＬＥ￥ＭａｏＧｅｎｗａｎｇ；ＨｅＨｏｎｇｑｉｎｇ（Ｃｏｌｌｅｇｅｏ...     

液体火箭发动机稳态特性仿真软件的改进

对作者先前编写的液体火箭发动机稳态特性仿真软件进行了改进, 使仿真软件通过调用用户编写的动态链接库, 添加新的方程和求解算法, 提高了仿真软件的通用性和可扩充性.同时, 仿真软件允许用户直接调整模型中参数的数量和种类, 以及需要求解的方程数量, 使仿真软件能够在不更改模型输入文件的条件下, 进行故障分析、系统参数调整等工作.      

运载火箭地面风载荷响应特性分析

为了研究新一代运载火箭在垂直转运与垂直发射过程中所受地面风载荷的影响问题,针对地面风载荷产生的复杂原因,将其按产生原因和主要影响方向分为四种：阻力方向平均风载荷、阻力方向脉动风载荷、升力方向脉动风载荷和升力方向脱落涡载荷。利用MSC．Patran／Nastran软件的随机分析模块分析运载火箭在四种地面风载荷作用下的响应特性,得到运载火箭在参考风速为4～20m／s下的位移响应。结果表明：四种风载荷位移响应均随参考风速的增加而增大,并且随着参考风速的增加,脱落涡载荷对火箭位移响应的影响最为显著。     

某大型运载火箭动力系统试验的数值模拟

为了评估试验风险,并为试验台的热防护设计提供依据,采用CFD技术对某大型运载火箭动力系统试验进行了数值模拟,获得了发动机尾流流场,并对试验台的安全性进行了初步分析。计算中,采用氢氧单步燃烧反应模型,考虑尾流燃气与空气的燃烧,湍流模型选用了标准k-ε模型。仿真结果表明:钮腿主体结构安全,但根部应加设防辐射层;导流槽底部结构安全;试车台井口附近会有大量的空气被抽吸,井口附近设备应重点加固。     

基于NN-PSM的航空发动机机载自适应稳态模型

为建立一种适用于大包线、变状态的高精度、高实时性航空发动机机载自适应稳态模型,提出一种基于神经网络和推进系统矩阵相融合（NN-PSM）的机载自适应稳态模型建模方法。该方法基于小偏差线性化方法对发动机进行线性化来提取推进系统矩阵,用于表征机载模型与发动机之间的输出偏差量。基于神经网络建立发动机基线模型,用于映射飞行条件与发动机输出量之间的关系,利用神经网络的强拟合能力提高机载模型的稳态精度;设计卡尔曼滤波器实时估计发动机健康参数,提高模型的自适应能力。在大包线、变状态的飞行条件下进行仿真验证,并与传统的复合推进系统模型（CPSM）进行对比,结果表明:NN-PSM模型的平均精度在0.66%以内,而CPSM的平均精度为2.07%以内,运行时间仅为CPSM的1/10,且具有数据存储量少的特点。      

阿里安5的结构材料与工艺的新进展

阿里安５和当前正在使用的阿里安４相比，直径和贮箱容积以及推力都有了极大增加，还提高了可靠性要求。     

反向旋转双转子稳态响应计算分析与试验

航空发动机采用反向旋转的双转子系统, 有助于减小转子整体陀螺力矩对飞机的影响, 降低机匣负荷, 提高飞机机动性能.分析了一种具有中介轴承的反向旋转双转子结构的稳态响应, 其中介轴承外圈与低压转子联接, 内圈与高压转子联接.针对这种结构, 应用传递矩阵法, 结合边界条件, 分析了反向旋转双转子结构稳态不平衡响应的变化规律, 研究了内、外转子盘轴心轨迹和质心的变化特点, 并进行了相应的试验研究, 验证了计算仿真的相关结论.      

用于转子系统的气膜密封阻尼结构稳态特性

针对航空发动机转子既转动又进动的运转情况,推导用于转子系统的带金属橡胶弹性外环的气膜密封阻尼结构(gas film seal damper,GFSD)雷诺方程.基于GFSD运动方程和位移协调关系,建立转子－气膜－金属橡胶三者之间的流固耦合关系,确定稳态压力场求解流程,并提出金属橡胶刚度的定量设计方法.采用有限差分法求解稳态压力场,研究GFSD工作参数和结构参数对稳态特性的影响,为GFSD结构参数设计提供参考,最后与直通式篦齿封严的泄漏量进行比较.结果表明:合理设计金属橡胶刚度能够使GFSD自适应地调节气膜间隙;在保证动压润滑的基础上,选取大长径比、小金属橡胶刚度和密封间隙能够使GFSD具有良好的稳态特性;GFSD的泄漏量远小于直通式篦齿封严,能够满足现代航空发动机中高进出口压比下的封严需要.      

金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热分析

采用能量平衡方程和两热流密度近似法建立了金属热防护系统多层隔热材料的稳态传热的数学模型,并利用测量多层隔热材料单元的有效导热系数的实验和遗传算法对纤维隔热材料的辐射衰减系数和隔热屏表面辐射发射系数这两个热物参数进行了优化,最后用实验测得的多层隔热材料的有效导热系数验证了采用优化后参数的多层隔热材料的稳态传热模型的正确性.     

小型卫星的固体火箭推进系统

简述小型卫星热及对推进系统的选择，讨论了各国小型运载火箭的固体推进系统，分析了它们的特点和技术状况。     

空天飞机吸气式推进系统/飞行器一体化分析

介绍在进行空天飞机推进系统设计时气动-推进界面的划分和几何参数的选择方法。根据选择的参数进行了小涵道比涡扇发动机和冲压发动机的性能计算，最后给出了空天飞机推进力的计算方法。     

桁架结构系统可靠度的敏度分析

基于结构系统可靠性分析的高精度公式和PNET法,导出了桁架结构系统可靠度的敏度分析表达式。算例表明本文导出的敏度分析表达式是正确而有效的。从而使高效率地进行基于可靠性的结构优化设计成为可能。     

液体火箭推进系统性能分析计算的通用模型

论述了液体火箭推进系统的通用模型。这个模型能广泛地用于各种构型的发动机系统,而且已用于推进系统的稳态与非稳态分析。该模型是线性图论在火箭发动机中的应用,与传统方法相比,它更为有效、方便。     

导弹推进装置飞行试验中故障状态判断与分析

介绍了海军战术导弹用四类推进装置,即液体、固体、涡喷、冲压发动机与燃油、冷气输送系统在靶场飞行试验中曾出现的故障,并以其中部分故障和典型故障图象为例,阐述了故障判断、分析与动力学方程的应用。     

基于混合遗传算法的液氧/煤油补燃循环火箭发动机非线性稳态特性仿真

在建立数学模型的基础上,通过采用遗传算法与一般确定性算法相结合的混合遗传算法开发了有效的适于大范围参数扰动和工况调整的非线性稳态特性仿真程序,并利用该程序对液氧／煤油补燃循环液体火箭发动机系统的大范围参数扰动和工况调整的稳态特性进行了仿真计算。计算结果表明,混合遗传算法是解决该类问题的有效方法,对类似发动机的研制与改进具有一定的指导意义。     

液氧/煤油高压补燃火箭发动机非线性稳态模型——考虑推进剂温升与密度变化

针对液氧／煤油高压补燃循环液体火箭发动机,考虑了推进剂供应系统中的温度与密度变化,推导建立了改进的简化非线性稳态特性数学模型。并通过数值模拟分析验证了该改进的非线性稳态模型可行性。     

控制增稳系统与机械操纵系统的相容性分析

本文通过分析控制增稳系统前馈环节对飞机操纵特性的影响,讨论控制增稳系统(CAS)与机械操纵系统(MCS)的相容性问题.最后从飞行力学的角度上,提出系统设计时应注意的几个问题.     

非线性大系统直接自适应分散控制的神经网络逆系统方法

针对一类带有不确知关联的非线性大系统,提出了一种新型分散控制方案:以隔离子系统取代原子系统并求其逆系统,从而产生原子系统控制量的一部分;控制量的另一部分由用于补偿误差的在线神经网络形成。此方案的收敛性得到了论证,并在双倒立摆所形成的大系统中得到成功应用。     

螺桨调速系统压力膜盒破损故障分析

 某型飞机螺桨调速系统中的压力膜盒曾产生破损事故，导致发动机空中停车，影响飞机正常飞行。对该螺桨调速系统进行了理论分析和实验研究。求取了系统各组成元件及管路结构数学模型，进行了系统的液压脉动响应数字仿真计算，并在飞机地面试车条件下对实际系统进行了压力脉动测量及频谱分析。计算所得的压力膜盒前压力脉动响应的峰－峰值，与飞机地面试车实测结果吻合。进而对压力膜盒破损事故的产生原因进行了仿真计算及分析，并提出消除故障的对策，经有关部门采用，取得了较好效果