航天飞机轨道器结构材料和热防护材料的应用现状(二)

二、热防护系统材料(一)对热防护材料的要求轨道器热防护系统的功能是防护轨道器不受外部热和其它环境的影响和损害,使其内部结构温度保持低于付料允许值。它是保证航天飞机达到高度可靠性、重复使用性、可维修性等性能指标的关键性系统。同时,由于以往的一次使用飞船(如水星、双子星座、阿波罗等)均为长度-直径比甚低的低升力、     

直接多重打靶法在轨迹优化方面的应用

本文采用基于多重打靶技术的参数优化方法,以美国航天飞机轨道器为例,选取了几种目标函数和约束条件,对其最佳再入轨迹进行了计算.将计算结果与美国航天飞机的实际再入轨迹作了比较,并对文中采用的算法和程序的适用性进行了小结。     

国外航天飞机介绍(一)

一 美国航天飞机轨道器示意图③’、 法冈Hermes轨道器示意图 苏联肮天飞机示意图 卜而为航天飞机 下而为?宁o航天飞饥门“米亚-1”丁仰轰炸机苏联航天飞机示意图上面为航天飞机下面为背负航天飞机的“米亚-4”重型轰炸机国外航天飞机介绍(一)     

可重复使用热防护系统防热结构

本文简单介绍及分析了现用航天飞机轨道器热防护系统(TPS)防热结构和正在研制或计划研制的盖板式耐热承载防热结构,从未来的完全可重复使用飞行器的基本结构布局出发,指出,所谓可重复使用的 TPS,实际上限定于其整机的可重复使用性;现用航天飞机 TPS 防热结构应该是下一代或未来的可重复使用飞行器 TPS 的优选方案,盖板式耐热承载防热结构很可能只是部分应用,直至盖板材料及盖板式耐热承载防热结构完全成熟。     

重复使用轨道器的若干关键工艺材料问题

本文借鉴美国航天飞机和国外研制第二代重复使用轨道器对主发动机系统、主推进剂贮箱、防热系统的材料选择以及有关的关键工艺问题进行了探讨。 美国航天飞机发动机所出现的故障中,尤以燃料管产生裂纹最为突出。由此可见,为确保轨道器重复使用,对各零部件正确选材并选择合理的加工工艺以使其有足够的强度与寿命是极为重要的。     

航天飞行器热防护系统及防热材料研究现状

随着航天技术发展,飞行器的飞行速度更快,服役环境更加恶劣,有效的热防护系统是保证飞行器安全飞行的关键系统之一。本文综述了被动防热系统、主动防热系统和半被动防热系统3类热防护系统在航天飞行器上的应用现状,重点介绍了金属基复合材料、碳基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料和气凝胶材料,5类防热材料在航天领域的应用发展情况,并提出了航天飞行器未来热防护的发展趋势。     

航天器辐射式热防护系统

叙述了3种辐射式热防护系统(航天飞机的热防护系统、金属热防护系统和金属热减速伞)在不同航天器上的应用,介绍了辐射防热材料(外蒙皮材料、表面涂层材料和隔热材料)的发展与现状.     

RLV金属热防护系统热分析方法进展

随着空间探索技术的发展,人们研究可重复使用运载器(Reusable Launch Vehicle,RLV)热防护系统的兴趣日趋高涨.2003年美国的Columbia号航天飞机烧毁,主要原因是脱落的泡沫绝缘材料撞击到了飞机外部热防护系统(Thermal Protection System,TPS)的陶瓷隔热瓦,使几块隔热瓦脱落,导致飞机在穿入大气层时被高温烧毁.陶瓷隔热瓦虽然耐高温,但是因其自身的物理脆性,在航天飞机上升或下降的过程中曾经有多次脱落的记录,这使得人们研究的重点开始转向更复杂的金属隔热系统,并希望用来取代陶瓷隔热瓦.     

航天飞机热防护用柔性绝热毡

由于对航天飞机轨道飞行器用先进的可重复使用的柔性的绝热材料进行了广泛的实验和大的改进,这种新材料已随时可以装配在轨道器OV-103上。 此种热防护材料不同于轨道器初期使用     

碳-碳复合材料超低温性能的一些研究

前言 碳-碳复合材料主要用作防热烧蚀材料。七十年代美国已经成功地把碳-碳复合材料用作洲际导弹“民兵-Ⅲ”弹头MK12A的鼻锥材料。航天飞机等新的应用,要求碳-碳复合材料不仅作为防热烧蚀材料而且在超低温下工作,因此研究碳-碳复合材料超低温下一些性能是有现实意义的。 碳-碳复合材料的常温或高温性能,国内外都已经进行了许多研究工作,并取得了很     

空天飞机备选材料简介

空天飞机机体和发动机所用的轻型材料与目前航天飞机所用的材料相比,耐高低温的性能要求更高。在多数情况下,空天飞机的大多数结构将采用液氢主动冷却(液氢是发动机燃料),因而必须解决材料的氢脆和热氧化问题。为此美国成功地研制了一些新型材料。本文将以美国NASP空天飞机为例,介绍一些它有可能采用的材料,这包括钛基材料(钛铝系金属间化合物、钛基复合材料和XD复合材料)、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料、高导材料和涂料等。     

军事动态

美国缩比复合材料公司正在准备X-37可重复使用无人驾驶运载器的首次飞行测试。X-37由波音公司研制,是未来太空船技术验证机,涵盖热防护系统、复合材料以及先进导航与控制系统等技术领域。NASA也是该项目的合作单位。在飞行测试中,X-37将挂在缩比复合材     

航天飞机再入航迹初步设计的一种计算方法

本文给出一种由航天飞机质心位置和飞行速度随高度的变化值计算再入航迹其它运动参数的方法。用美国“哥伦比亚”号航天飞机轨道器的飞行数据验算表明,该方法不失为一种可供再入航迹初步设计中选用的简便算法。     

超燃冲压发动机进气道的冷却

超燃冲压发动机进气道的冷却未来航天飞机的推进系统，超燃冲压发动机必须准备面对特别热的环境。一个有效的热防护系统是必不可少的。日本角四研究中心和石川一播磨重工业企业的一个研究小组对上述热防护系统非常感兴趣。他们进行了下面一个实验：把一块模拟超燃冲压发动...     

三维编织碳/酚醛复合材料研究进展北大核心CSCD

航天装备面临着越来越严苛的热环境,对防热材料的性能要求不断提高。三维编织碳/酚醛复合材料是一种综合性能优异的烧蚀防热材料,并且得益于三维编织预制体的特殊结构而具有极佳的可设计性,能够实现防热-结构一体化要求,随着编织工艺和成型工艺的不断发展,三维编织碳/酚醛逐渐成为航天领域热防护系统理想的候选材料。本文从三维编织碳纤维预成型体、酚醛树脂基体、成型工艺、复合材料耐烧蚀性能四个方面总结了三维编织碳/酚醛复合材料的相关研究进展。     

航天飞机系统两体分离问题的探讨

本文简要地叙述了美国研究轨道器与外挂贮油箱,轨道器与载机分离问题的概况。对垂直起飞两级入轨的并联两机的分离问题,提出了研究模型并作了具体分析,着重提出了实现两机安全分离需要解决的技术难点。 二级航天飞机的两机分离问题,是未来航天高技术领域的关键技术之一,本文阐述了解决两体并联分离问题我国现有的技术水平,并提出了解决该问题的技术方案。     

航天飞机S波段通信技术方案

航天飞机S波段通信系统为航天飞机提供了经由地面航天跟踪和数据网(GSTDN)的直接对地通信或经由跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS,经同步卫星转发轨道器的信息)的对地通信能力。S波段通信是航天飞机任务从发射到再入/着陆各阶段直接对地和经由TDRSS的主要通信线路。在轨道段,当TDRSS的Ku波段通信不能使用,轨道器姿态不利于Ku波段通信,或载荷舱门关闭时,轨道器都得使用S波段线路。本文介绍航天飞机S波段通信功能要求、轨道器上通信设备结构和NA-SA的S波段通信网。阐述了需要在S波段设备研制中采用专门新技术的要求和实施方案。其中包括(1)数字式话音△调制,(2)卷积编码/Viterbi解码,(3)使用Cost-as环路接收机的临界相位调制指数,(4)连续波调频的最佳数字数据调制参量,(5)副载波测距和时分复用数据信道的交调效应,(6)射频覆盖,(7)低信噪比下的解扩技术。本文评述了这些独特新型通信信道的性能,给出了性能分析和实验结果。     

焊接技术在航天飞机上的应用

焊接技术是制造航天飞机的主要工艺技术,它对确保航天飞机零、部件的轻重量、高可靠性和长寿命有着十分重要的作用。本文简述了先进的焊接术在国外航天飞机轨道器、主发动机、反作用控制发动机、轨道机动发动机、固体火箭发动机壳体和外贮箱等主要部件上的应用情况。此外,对我国航天飞机焊接技术的发展提出了建议。     

新控制技术与第二代航天飞机

 本文介绍了美国航天飞机的概貌,并指出第二代航天飞机的主要特征是水平起降,要实现水平起降,除了要解决动力装置这个关键问题外,必须采用新的控制技术。本文着重分析新控制技术在实现第二代航天飞机中所起的关键作用,可大大减轻航天飞机的自重。     

磁控热防护系统在天地往返运载器上的应用仿真

磁控热防护技术在高超声速领域显现出广泛的应用前景。考虑高超声速流动磁流体力学控制涉及的等离子体生成机制、多电离组分导电机理以及电磁流动能量/动量输运机制,通过耦合求解电磁场泊松方程和带电磁源项的高温热化学非平衡流动控制方程组,搭建了高超声速磁控热防护数值模拟平台。结合美国航天飞机"哥伦比亚"号（OV-102）近似外形和5种磁场配置方案,较为系统地开展了磁控热防护系统在高超声速"滑翔返回式"天地往返运载器上的应用仿真研究。结果表明：搭建的磁控热防护仿真平台具备偶极子磁场、均匀磁场、螺线管磁场及多个磁场组合条件下复杂外形飞行器气动热环境数值模拟能力,其校验结果与文献或飞行试验数据符合较好;采用合适的磁场配置能有效降低航天飞机的表面热流,显著改善了航天飞机的气动热环境,典型状态的表面热流下降25%以上;局部磁场方向与流动方向的夹角,在一定程度上决定了洛伦兹力的强度和方向,对磁控效果的影响明显。