航天飞机的固体火箭发动机

本文介绍了航天飞机用的助推固体火箭发动机(SRM)。其类型分为三种:当前执行任务的标准SRM,空间飞行运输8号用的高性能SRM;以及计划在1985年飞行用的纤维缠绕壳体SRM。航天飞机的SRM是获得飞行状态中最大的固体推进剂发动机,其直径为146英寸,长度为125英尺,装有1111000磅固体推进剂,最大推力(真空条件下)为3115000磅力。在首次飞行前成功地进行了7次地面试车,随后的三次飞行试验满足了发动机的全部技术指标。计划提高航天飞机的性能,从东海岸发射的有效载荷达到65000磅,在西海岸发射时(极轨道)达到32000磅。航天飞机性能提高是由于:1.采用高性能的SRM使航天飞机的有效载荷增加3000磅。2.SRM使用纤维缠绕壳体结构使航天飞机的有效载荷增加6000磅。前者靠改变SRM的推力——时间曲线和提高喷管的膨胀比来实现;后者靠减少壳体的消极重量来实现。     

“挑战者”号航天飞机的失事原因

美国宇航局(NASA)于二月间公布了“挑战者”号航天飞机失事前最后几秒钟的一组照片,调查员们特别注意照片中的右侧固体助推火箭上的“异常的火焰” .长达几英里的计算机磁带记录也显示出“挑战者”号右侧助推器的推力在航天飞机爆炸前10秒钟突然发生原因不明和意外的下降.据《纽约时报》报导,该助推器的压力突然下降了30磅/英寸~2,推力减少了10万磅.计算机的数据表明,在“挑战者”号的高灵敏度的飞行控制系统的控制下,所有其他发动机的五个喷口都转向一侧,以恢复平衡.     

航天飞机固体发动机的性能改进

航天飞机固体火箭发动机经过性能改进,将会增加从东、西发射场发射的航天飞机的有效载荷。美国航宇局确定的目标是:1983年从东发射场发射的航天飞机的有效载荷要增加3,000磅;1986年从西发射场第四次发射的有效载荷要增加8,000磅。对固体火箭发动机的若干种性能改进方案进行了研究和评价,其具体内容涉及增加有效载荷的潜力、技术上要冒的风险、进度安排、成本以及对航天飞机系统性能的影响。研究结果表明,在现有工装、设备和对接面受控条件下,缩小喉径,增加喷管长度和出口直径,就可以使喷管膨胀比由7.16增至7.72,从而提高比冲。通过对发动机药柱抑制药型的简单改进,也可使发动机在前段工作期内产生更大的推力。这些改进可使航天飞机的有效载荷增加3,000磅。这些方案是聚硫橡胶公司华赛奇分公司在1980年10月提出的,1982年将进行全面验收试验。为满足西发射场第四次发射任务的要求准备了几种长期改进方案,包括采用纤维缠绕壳体、丁羟推进剂(HTPB)和进一步增加喷管膨胀比。纤维缠绕燃烧室方案最引人注意,增加有效载荷的潜力最大。根据1982年2月与航宇局签定的可行性研究合同,聚硫橡胶公司将对这一方案进行评价。另外,采用丁羟推进剂也可增加有效载荷。     

苏联航天飞机

1.苏联航天飞机的运载器可能是一种能产生360万磅推力的“质子号”运载火箭,可把20吨重的有效载荷送入轨道。 2.航天飞机的轨道器可能装有三角翼。气动力设计和弹道设计来源于一项跟15     

美休斯公司的贾维斯运载火箭

美国空军准备研制一种中型运载火箭(MLV),休斯公司和波音公司的方案是采用土星火箭的推进系统和航天飞机的结构及电子系统,它能把总重85000磅(1磅=0.454千克)的多颗卫星送入地球低轨道,或把17500磅重的载荷送入地球同步轨道。而航天飞机从肯尼迪航天中心升空进入地球低轨道时,只能携带65000磅的载荷。     

1982年国外航天液体推进技术的成就

航天飞机的所有液体火箭推进系统性能优越,可称液体推进技术中的一项重大成就。在航天飞机试飞的同时,仍在继续研制以109%额定推力工作的主发动机。“挑战者”号轨道器应用的高性能主发动机已制成,它能使“挑战者”号比“哥伦比亚”号多携带10000磅有效载荷。     

美国陆军需要小型航天飞机

据报道,到九十年代,美国陆军将需要一种小型航天飞机,它比现在的航天飞机小,而且花钱少得多。这种单级小型航天飞机仅携带2.7～4.5吨重的有效载荷,在离开跑道起飞时就象一架普通飞机(返回时象航天飞机)。其发射费用应少于一百万美元。把一磅有效载荷送入轨道只需一百美元左右。     

1981年美国固体火箭的进展

一、固体火箭航天飞机大型固体助推器飞行成功: 1981年固体火箭最突出的成就是4月份应用两个大型分段固体火箭发动机作为助推器的航天飞机首次飞行试验成功。助推器的直径约为3.66米、长38.1米、装药量为500吨、产生的推力为1225吨,为迄今飞行过的尺寸和推力最大的固体发动机,燃烧结束后,赛奥科尔公司     

八十年代美国液体和固体推进技术展望

一、液体推进在八十年代,美国将对航天飞机进行一系列改进,这些改进会影响到液体推进技术的发展。此外,,空间运输系统的应用还决定了液体推进技术的发展趋势。预计八十年代液体推进可在以下几方面取得进展: 1.航天飞机推进系统对于航天飞机主发动机,改进的主要目标是延长发动机工作寿命和提高推力,重点在轴承、传热、制造技术及材料研制方面。通过改进,预计到1985年主发动机推力将提     

航天飞机主发动机偏离额定状态的低工况工作

本文对洛克达因公司在研究可重复使用火箭的鉴定试验期间,航天飞机主发动机偏离额定工况工作的分析和论证进行了描述。航天飞机主发动机(SSME)额定推力的范围是:设计推力的65%到109%,扩大论证的范围是:设计推力的17%、22%、27%、40%、45%和50%。在低推力工作期间,额外的收获包括:高压氧化剂涡轮泵(HPOTP)使用液体静压轴承,高压燃料涡轮泵(HPFTP)在第一临界转速下运转,在低工况工作的燃烧稳定性以及喷管流动分离热负荷的改善。     

发射重型运载火箭

为满足美空军为SDI计划发射大推力火箭(HLV)的要求,洛克威尔公司打算将现有航天飞机改造成无人的改进型,即将目前航天飞机的外挂燃料箱和助推器原封不动地使用,而将轨道器代之以无人三角翼机(滑翔器).滑翔器同轨道器一样有三台主发动机,背部有较大的有效载荷空间,长为24.4 m.有效载荷为63094kg(轨道而度 278km,     

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.     

先进固体火箭发动机

本文介绍的先进固体火箭发动机(ASRM)是一个直径为3810mm的分段式发动机,为提高航天飞机的可靠性和设计安全裕度,对该发动机做了大量的设计改进,它的推力特性使得不必要在最大动压期间调节航天飞机主发动机(SSME),这可减少或消除大约175个航天飞机系统的临界状态1/1R失效模式,它将能提供5443kg的有效截荷增量,为保证该发动机的高质量、高重现性和可靠性,需要建立新型的全自动化的加工设施,ASRM的设计和计划安排是在A和B两阶段研究的基础上提出的,ASRM航天飞机的研制飞行,暂定于1994年下半年进行。     

简讯

1992年航天飞机最后一次飞行 美发现号航天飞机于1992年12月2日当地时间上午8时24分从肯尼迪航天中心发射升空,经过7天多的太空飞行后,于12月9日13时30分在肯尼迪航天中心着陆。这是1992年航天飞机的第8次也是最后一次飞行,是1981年4月美国航天飞机投入使用以来的第52次飞行。这次发现号航天飞机的任务是释放一颗大型军用卫星,卫星代号为DOD-1,其有效载荷总重(包括卫星和辅助设备)为10.6吨。这颗卫星应在20分钟的发射窗口内,即在航天飞机发射后6小时内释放,由设在美国和英国各地的跟踪站跟踪。它将被送入一条高度约370公里、倾角57度的圆轨道。 (谢武)     

NASA需尽快回收脱离轨道的LDEF

1984年用航天飞机发射的NASA长期暴露装置(LDEF)卫星正在脱离轨道,其速度比预计的快。这迫使NASA不得不更改其航天飞机有效载荷的发射计划,以便在这颗重9715.6公斤的卫星落到地面以前将它回收。 如果这颗卫星再入大气层,它的大部分将会被烧毁,但仍会有几百磅的结构碎片落到地面上,而且无法确定这些碎片着陆的地点。为了挽救这颗将来仍要使用的卫星,避免碎片落到人口稠密区域,NASA正在重新安排发射计划,争取尽早将这次回     

大型航天运载器展望

本文总结了当今航天运载器的技术水平和运载能力,并以此作为研究发展趋势的起点。本文还叙述了下一世纪的运载器可能采用的各种方案,计算了一次性使用和可重复使用运载器执行低地轨道运载任务时的单位运输费用。计算表明,用大推力火箭(HLLV)运载10万吨载荷的平均费用约为每公斤500美元。可以断定,用于低地轨道客运的第二代航天飞机和用于向各种目的站运输货物的大型航天货机都是需要的,都将得到发展。     

日本的航天飞机HOPE将在1996年飞行

日本未来载人舱JEM将停靠在美国空间站上,美国航天飞机和日本的H2火箭以及日本航天飞机HOPE每年需要向空间站运送10～15吨货物,并把5～10吨货物送回地面。H2火箭可把10吨有效载荷送往低轨道,6吨有效载荷送往极地轨道。日本目前正在研制小型航天飞机HOPE,它不仅可以作为运载工具,还可用于回收有效载荷,并将为研制日本未来单级航天飞机进行技术准备。     

2008年国际空间站好戏连台（上）

2008年,举世瞩目的国际空间站建设工作进入高潮.2月7日,亚特兰蒂斯号航天飞机把欧空局的"哥伦布"实验舱送上国际空间站;3月9日,欧洲用大推力阿里安5ES火箭首次发射"凡尔纳"自动转移飞行器(ATV),将大大缓解空间站运输紧张局面;3月11日,奋进号航天飞机升空,把加拿大双臂机器人"巧手"和"希望""日本实验舱-实验后勤舱-增压段" (JEM-ELM-PS)送往国际空间站组装.     

美国航天飞机将改用轻型外贮箱

今年12月（也可能推迟到明年），美国奋进号航天飞机将升空执行任务编号为STS88的首次国际空间站组装任务。这次飞行将首次使用一种新型外贮箱。由于重量比原有型号轻了3．4吨，这将使航天飞机的有效载荷能力也相应提高3．4吨。新型外贮箱将使用铝一理会金。这种合金同原来的铝     

奋进号航天飞机执行卫星回收任务

美国奋进号航天飞机,入轨3天后经过一系列在轨机动,于8月24日上午10时(东部夏令时)在澳大利亚东北太平洋上空480公里与一年前入轨的欧洲尤里卡平台(卫星)交会,开始卫星回收工作。12时36分,重4.5吨的尤里卡平台由奋进号航天飞机机械臂抓回并放进航天飞机有效载荷舱内,几分钟后,平台接上航天飞机的电源,以确保平台上敏感有效载荷的电力供应。