轨道转移推进系统及其发展趋势

根据轨道转移系统的应用分类（包括上面级类、空天飞机类、卫星类、飞船类和新概念类）,对各类型典型飞行器的推进系统进行了综合评述,分别总结了相关的技术方案和应用特点,并针对当前的研究热点,简要论述了未来的发展趋势,最后给出了几点结论.     

液体火箭推进技术研究工作的进展

第三届国际液体火箭推进会议于1997年8月11日至13日在北京举行,中、美、俄、法、德、英、意等国航天专家、学者一百多人参加了这次会议。会上发表论文35篇,内容涉及主级推进、上面级和航天器推进、理论和试验研究、以及未来空闻探索的推进技术等。中国航天工业总公司高级技术顾问任新民院士任本届会议主席,他在会议开幕词中回顾了世界液体火箭推进技术的发展历程,并展望了21世纪液体火箭推进技术的发展前景。在此会议上发表的论文,集中地反映了近年来在液体火箭推进技术研究工作中所取得的进展。论文学术永平较高,并具有相当的深度,这对我国液体火箭推进技术今后的发展有一定的参考和借鉴作用。下面着重在几个方面作简要述评,并结合我国实际情况对今后工作提出一些想法和建议。     

液体推进剂空间推进系统静态数学模型

针对采用液体推进剂火箭发动机的空间推进系统，推导了系统液路和气路的通用积分形式方程。对不同部件，根据其特点进行方程简化，给出了以压力为自变量表示流量的部件静态数学模型。这为开展空间推进系统的静态仿真研究奠定了基础。     

液体火箭推进系统频率特性的灵敏度分析

针对液体火箭飞行过程中POGO振动对火箭系统的不利影响,建立了液体火箭推进系统动力学模型,以区间数学为理论基础,对推进系统频率特性进行灵敏度分析,得到了推进系统的流体惯性、阻力和刚度参数对推进系统频率特性的影响规律。研究结果表明：液体火箭推进系统振动频率对流体惯性参数的敏感程度比流体阻力参数和流体刚度参数明显大,泵前短管流体惯性的变化对推进系统振动频率的影响最大,补偿管路流体刚度的变化对推进系统振动频率的影响最小。为合理设计推进系统的动力学参数,降低推进系统的振动频率,抑制 POGO 振动的发生提供理论依据。     

世界液体火箭推进技术发展态势分析

本文阐述了前苏联、俄罗斯、美国、日本和西欧液体火箭推进技术的发展历程、现状及发展趋势;总结了他们的研制经验和教训。在此基础上提出了我国液体火箭推进技术的发展设想。     

深空探测器推进系统

以技术较成效的月球探测器、火星探测器推进系统为重点，介绍了国外深空探测活动的情况。简述了深空探测对推进系统的需求、我国航天器液体推进技术的现状。认为我国的推进技术经一些适应性发展，即可满足深空探测的需求，并且设想了我国近期较为可行的深空探测器推进系统方案。     

空间电推进应用及技术发展趋势

充分调研分析了国外空间电推进技术及典型应用情况,详细介绍了电推进在GEO卫星位置保持和轨道转移、深空探测主推进、中低轨道航天器无拖曳控制与高精度姿态控制、空间太阳能电站轨道维持等领域的空间应用情况。对电推进在国内不同领域的应用需求进行了分析,包括GEO卫星位置保持和全电推进、近地小行星探测等深空探测主推进、低轨航天器无拖曳控制和轨道维持、(超)低轨小卫星编队飞行及(微)小卫星精确轨道控制和空间太阳能电站轨道维持等任务。电推进技术正朝着高功率、大推力、低功率、微小推力、宽功率范围推力连续可调、高比冲、长寿命和多模式方向发展。针对电推进在不同应用领域的需求及电推进技术发展方向,提出了我国未来20年拟开展的电推进技术研究项目。     

国外空间推进技术现状和发展趋势

空间推进技术通常可分为常规化学推进、电推进、微推进和新型推进4大类。常规化学推进是目前航天器的主要推进方式,性能继续提升。电推进已成功证明其优势和可靠性,在各种卫星和深空探测器上大量应用,且朝更宽泛功率的方向发展。蓬勃发展的微小卫星对微小推力、小质量、低功耗的微推进提出了迫切需求。无毒化学推进、太阳帆推进、核推进等新型推进技术正在加紧研制或进行空间飞行试验。首先综述国外卫星和深空探测器等航天器的各类空间推进技术应用和研究现状,然后分析其发展趋势,最后提出对我国空间推进技术的发展建议。     

国外地球同步卫星推进系统研制现状及改进

总结了国我二十多年里地球同步卫星推进系统的研制现状，重点分析和比较了改进后的几个主要推进系统的性能，并根据卫星推进的应用现状和发展趋势提出了我国卫星推进研究的几项建议。     

液体火箭发动机涡轮泵密封组件静力学特性

为了提高液体火箭发动机涡轮泵端面密封的气检合格率,开展了密封组件的静力学特性分析。采用有限元法建立了密封端面接触分析模型,针对石墨环装配过盈量、弹簧刚度偏差与气检压力3个方面进行了仿真计算,获得了端面变形量和密封压力分布的变化规律。计算结果表明:在0.13 mm过盈量下,石墨环上端面高度差为7.2μm;弹簧刚度偏差量变化引起的动静环端面压力分布最大差值约0.1 MPa;在气检过程中密封端面呈环形的压力分布。     

基于决策树方法的液体火箭发动机稳态段故障诊断

以泵压式液体火箭发动机为研究对象,针对故障特征难以提取的问题,提出了在大量试车数据的基础上,应用决策树方法提取故障特征并进行稳态段故障检测与诊断的思路,对某型发动机大量热试车数据进行了实例分析,将得到的故障检测和诊断结果与神经网络等方法所得结果进行了比较。并利用仿真数据对该方法的性能进行了进一步验证。研究结果表明,决策树方法是一种有效、可靠的液体火箭发动机故障检测与诊断的新途径。     

液体火箭发动机稳态运行故障数据聚类分析研究

作为统计学的一个分支,聚类分析己经被广泛研究了多年,并形成了系统的方法体系,利用基于聚类分析方法的数据挖掘在实践中己取得了较好效果。IMS算法是N。ASA根据智能监控系统以及故障诊断技术的发展而提出的一种利用正常数据库来监控异常数据的可实时监控算法,已经被NASA使用在各个方面,收获了令人满意的效果。在分析美国航天飞机主发动机(SSME)IMS算法的基础上,提出一种基于液体火箭发动机稳态运行故障数据的夹角余弦IMS聚类分析研究方法,并对其进行仿真验证。     

基于神经网络的液体火箭发动机泄漏检测方法

针对液体火箭发动机在热试车过程中出现的推进剂泄漏现象进行了分析，提出采用神经网络法对发动机相关参数进行检测，以发现发动机在工作过程中的推进剂泄漏。研究结果表明，利用神经网络实现推进剂泄漏的及时检测是可行的。     

液体火箭发动机性能可靠性的随机仿真方法

分析了影响液体火箭发动机性能可靠性的随机扰动来源,提出了一种基于随机仿真的发动机性能可靠性的预估方法,并以某型号液氧/煤油补燃循环上面级发动机为研究对象,采用随机仿真方法对该发动机的性能可靠性进行计算,获得了该发动机主要性能参数的分布规律和在给定偏差范围内主要性能参数的可靠性。     

液体火箭发动机燃烧不稳定性试验研究简述

简要回顾了液体火箭发动机燃烧不稳定性研究的进展,主要论述了燃烧不稳定性模拟试验的原理及作用。指出燃烧不稳定性研究与液体火箭发动机研制是相互依存,相互促进的;燃烧不稳定性研究需要重视基础理论研究,重视模拟实验技术的开发及应用。     

一种基于聚类分析的液体火箭发动机稳态过程故障诊断方法

液体火箭发动机故障诊断技术是提高液体火箭可靠性的重要手段,基于数据分析的发动机故障诊断方法是其未来重要发展方向。本文通过分析液体火箭发动机稳态过程仿真数据,提出了一种使用发动机稳态过程正常状况/故障状况数据类来实施故障诊断的方法。利用液体火箭发动机稳态过程正常状况/故障状况的仿真数据,对这一方法的正确性进行了初步分析。仿真分析结果表明,这一方法有效实用,其故障诊断效果取决于所使用的发动机正常状况/故障状况数据类的完备程度与数据质量。本文研究为液体火箭发动机稳态过程故障诊断提供了新途径,对推动液体火箭发动机故障诊断技术发展具有一定意义。     

低温推进剂液位监测系统设计

以液体火箭发动机地面试验用低温推进剂为研究对象,建立了以电容式液位传感器和C-V线性电容变送仪为主体的低温推进剂液位测量系统。经某型号氢氧发动机真实试车过程中的搭载试验证明,该系统能准确、快速的跟踪并实时显示低温容器中的液位值,具有精度高、重复性好、操作简单及安全可靠等质量特性,很好的解决了试验过程中低温推进剂液位实时监测显示的技术难题,具备了应用地面试车试验的条件。     

液体火箭发动机试验频率量信号的处理与仿真

液体火箭发动机试验中频率量（流量、转速）数据曲线不规整,存在着“毛刺”。影响了数据的准确性。采用仿真方法优化频率量信号采集模式,并用实际试验数据进行了验证。结果表明,仿真方法优化频率信号采集模式能有效地减少频率量曲线中的“毛刺”。     

液体火箭发动机故障的数值型关联规则挖掘

数值型关联规则的算法大多是将多值属性关联规则挖掘问题转化为布尔型关联规则挖掘问题,而连续属性的离散化是数值型关联规则的核心问题。本文基于数值型关联规则的理论,用一种数理统计的方法进行连续属性的离散化。将该方法应用于某大型液体火箭发动机稳态段的热试车数据,然后利用FP-Growth算法对其进行测试,挖掘出了故障数据,进而验证了其可行性。     

国外液体火箭发动机试验设施述评

对美国、俄罗斯、日本等国家及欧空局的液体火箭发动机试验设施、大推力发动机试验能力、高空模拟试验能力、试验设施测控能力、发动机边界条件与可靠性试验、吸气式动力装置试验、新型动力装置试验进行了较详细介绍。分析了国外液体火箭发动机试验设施、试验能力、试验技术和发展趋势,指出了我国液体动方试验设施、试验技术水平与国外存在的差距,对我国航天液体动力试验设施建设和技术发展方向,特别是重型运载火箭发动机和新型动力装置试验设施建设提供参考和借鉴。