增材制造技术在液体火箭发动机应用述评

美国普惠洛克达因公司、NASA、太空探索技术公司(Space X)、蓝色起源公司、Rocket Lab公司、空客防务与航天公司及西安航天发动机有限公司等国内外航天企业和科研机构将增材制造技术广泛应用于液体火箭发动机,对其产品、成形工艺、技术路线及发展趋势做了较详尽的介绍。分析了国外增材制造液体火箭发动机关键零部件工程应用和发展思路对我国的启示,并提出了展望。     

以RD——0120发动机为基础的可重复使用火箭动力装置

美国和俄罗斯在国际上首先开展了低成本运载有效载荷到轨道的研究工作。政府和火箭承包商正在论证和研究未来低成本运载火箭的关键特性,低成本运载火箭的两个关键特性是火箭的可重复使用性和火箭发动机的可操作性。由化学自动化设计局设计生产的 RD—0120 LOX/LH_2发动机已经分析验证了的高性能和先进的可重复使用性,使它成为可重复使用运载火箭(RLV)动力装置的关键候选对象之一。这个高室压(21.86MPa)、高性能(真空比冲4466.9m/s,真空推力1961.67kN)的分级燃烧发动机已经在能源号重型运载火箭上成功地完成了两次飞行。研制期间,发动机的长寿命、推力范围、节流和连续工作时问等特性都经过了验证。这些都是低成本、高可靠、可重复使用推进系统的要求。双组元的 RD—0120发动机通过更换富燃预燃室和增加一个煤油涡轮泵也可以很容易的改造为一个可靠的低成本三组元发动机。为了验证这个双组元发动机高的可操作性和可重复使用性,一个由航空喷气公司、化学自动化设计局和 NASA 马歇尔空间飞行中心合资生产,用于可重复使用运载火箭和单级入轨火箭动力装置的国际计划及三组元发动机可能的关键特性设计正在进行。本文对现在的 RD—0120发动机可操作性和重复使用性的改进进行了阐述。而且对如何更进一步地改进,使 RD—0120发动机成为可重复使用运载火箭推进系统的理想候选对象进行了研究。另外,已经草拟了研制三组元的 RD—0120发动机的研制计划,主要是一个高置信度的飞行演示火箭。     

简讯

俄罗斯动力机械生产联合体为扩大应用范围,对 RD—120、RD—161发动机进行了改进,改进后的发动机代号分别为 RD—120K 和 RD—161P.RD—120K 发动机可用作中、小型运载器的第一级发动机。该发动机与 RD—120发动机的主要区别是室压由16.3MPa 增大为18.35MPa,真空推力加大到850N,质量减少45kg,外廓尺寸由原来的3.87m×1.95m,缩小为2.435m×1.4m,结构尺寸更为紧凑.     

美将对俄制NK－33发动机进行试验

美将对俄制ＮＫ－３３发动机进行试验美国航空喷气发动机公司已向美国防部提出请求，希望能尽快对俄罗斯的ＮＫ－３３液体火箭发动机进行点火试车。这一请求是在美国工业界为研制下一代航天运载火箭所用的推进系统而进行的竞争日趋激烈的情况下提出的。航空喷气公司主管推...     

俄美将共同销售质子号

俄罗斯的赫鲁尼切夫企业公司已同美国的洛克希德导弹与航天公司签署了联合销售质子号液体运载火箭的协议。两家公司将组建洛克希德—赫鲁尼切夫国际公司,负责质子号及其派生型号的国际销售业务。 位于莫斯科的赫鲁尼切夫公司有一个大型工厂。该工厂的产品除质子号外,还有和平号空间站的模块舱和钻石(Almaz)大型雷达卫星。洛克希德导弹与航天     

简讯

俄出口用SS-25改装的运载器引起关注 俄罗斯的一家公司正在向海外推销由SS-25洲际弹道导弹直接改装成的起点发射系统,这引起了导弹技术控制协议各方的关注。一些人认为改装后的系统可很容易被买主再改成洲际弹道导弹,并对俄罗斯对该导弹的出口管理不严表示了担心。在就对印出口液体火箭发动机问题同美国进行了艰苦的谈判之后,俄罗斯已于最近同意加入导弹技术控制协议。SS-25射程     

欧美公司拟合作研制低温发动机

法国斯奈克玛公司的火箭发动机分公司——欧洲动力装置制造公司已同美国普惠公司达成协议 ,同意联合研制供阿里安 5、德尔它 4和宇宙神 5运载火箭使用的新型低温上面级发动机SPW2 0 0 0。双方在新合资项目中将各占 50 %的份额 ,并分别负责欧美两个市场所用发动机的总装和试验。由于牵涉到技术转移问题 ,合作协议尚待各自政府的批准。目前斯奈克玛公司正在研制供阿里安 5的改进型号使用的、推力 1 47千牛的芬奇发动机 ,而普惠公司也正在研制推力约 2 2 5千牛的 RL50发动机。 SPW2 0 0 0将兼具这两种型号的特点 ,推力为 2 0 0～ 2 67千牛 …     

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     

俄罗斯氧化剂液膜冷却液体火箭发动机在喷气公司进行了热试车

美国喷气公司成功地进行了推力为400N 的 LTRE400N 液体火箭发动机的热试车工作。该液体火箭发动机的价格仅为西方国家生产的同等推力液体火箭发动机价格的10%。LTRE400N 液体火箭发动机是俄罗斯研制的,且其燃烧室采用氧化剂(N_2O_4)进行液膜冷却。这种方法在西方国家的液体火箭发动机上未使用过,他们只是用燃料来冷却燃     

三组元液体火箭发动机发展概况

双组元液体火箭发动机的发展已进入成熟阶段,进一步提高性能已十分困难。为满足空间开发的需要,需要探索液体火箭发动机发展的新途径。国外(美国和原苏联)十分重视三组元发动机技术的研究,我国近来也做了一定的研究工作。本文介绍了三组元发动机理论的提出、发展情况以及几种这种发动机方案(双燃料、双膨胀、双喉道和一体化方案)及其性能参数。     

无积炭富燃煤油三组元预燃室的研制情况

为可重复使用运载火箭和单级入轨而设计的三组元发动机的关键性论证计划作为化学自动化设计局、空气喷气公司和马歇尔空间飞行中心的国际合作尝试正在进行之是。由俄罗斯化学自动化设计局设计和制造并经过飞行鉴定的 RD—0120液氧液氢火箭发动机是三组元发动机研制的基础。现有的富燃双组元预燃室被一个单独的预燃室所取代,该预燃室在单级入轨助推飞行期间,将用三组元(煤油、氢和氧)模式工作,在飞行其余时间,将用双组元(氢和氧)模式工作。可重复使用富燃三组元发动机的最关键设计和可操作性的问题之一是预燃室产生积炭的可能性。化学自动化设计局以前的分析和试验研究表明,将氢加到氧/煤油预燃室里,燃烧过程中会防止积炭的形成。在俄罗斯化学自动化设计局进行的单个模型预燃室的试验已经证实这个概念是正确的。两个不同的喷注器改型已经得出结果:在额定工况工作时,三组元燃烧生成物中无积炭。积炭是在偏离额定工况下产生的,试验表明无积炭工作有一定范围。本文就无积炭工作的单个模型三组元预燃室至今进行的试验进行了报导。     

天蝎座火箭将进行飞行试验

天蝎座火箭将进行飞行试验美国加州的小天地有限公司正在研制一种挤压式的液体火箭发动机，准备把它作为该公司天蝎座低成本运载火箭系列的基础。这种发动机采用液氧和煤油作推进剂，并采用薄膜冷却技术和烧蚀材料代替液体冷却通道。目前已对５台试验发动机进行了试车。推...     

微小型双组元姿控发动机技术研究

高性能微小型液体双组元姿控发动机具有冲量小、响应快、质量轻、尺寸小等特点,可为微小卫星等航天器实现在轨精确姿态控制,延长在轨工作寿命以及轻小型化等方面的应用提供技术基础.本文以5N微小型双组元液体火箭发动机为例,从微小型喷注器设计、微小型阀门设计、微小尺寸构件成型技术、热相容设计等方面,详细介绍了上海空间推进研究所在微小型双组元发动机设计及制备方面取得的进展和成果,提出了该项目的后续研制计划.     

美国大型固体火箭发动机制造商的最新动态

2000年4月，美国联合技术系统公司(ATK)购买了锡奥科尔推进公司。这样，大力神助推器的生产商ATK与航天飞机固体发动机生产商锡奥科尔推进公司就成为最大的固体火箭生产公司。2000年，ATK锡奥科尔占到所有美国固体火箭发动机生产的85％以上；另一大型发动机生产商航空喷气公司作为GenCorp公司的子公司，主要以液体火箭发动机生产为主。其固体部分占到     

RD——0120 LOX/LH_2液体火箭发动机研制经验

本文简要介绍了由化学自动机械设计局(前苏联)研制的空间液体火箭发动机。介绍用于“能源号”运载火箭芯级装置的 RD—0120低温推进剂发动机的详细资料。简要描述了与这种发动机研制有关的科技管理问题。对先进的氢类液体火箭发动机的一些主要的特性参数进行了预测。     

巴黎航展俄美推出运载新方案

降低航天发射成本是全球航天界正在为之努力的一个重要目标。在今年的巴黎航展上，俄罗斯的赫鲁尼切夫国家科研生产中心和美国的普惠公司展示了各自新的运载技术方案。赫鲁尼切夫中心首次展出了它的模块式运载火箭系列，而普惠公司则推出了一种高性能上面级火箭发动机方案。赫鲁尼切夫中心的系列运载火箭方案称为安加拉，由四种新一代火箭组成。该系列与美国正在研制的渐进一次性运载器（ＥＥＬＶ）在设计思想上有类似之处。ＥＥＬＶ火箭是为美国空军研制的，由波音公司和洛马公司各研制一个系列。除供美国空军使用外，波音和洛马还准备用这…     

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。     

俄罗斯航天企业介绍(五):动力机械科研生产联合公司

以俄罗斯著名科学家格鲁什科的名字命名的动力机械科研生产联合公司成立于1989年,由参与气动实验室特别设计局(GDL-OKB,火箭发动机设计局)工作的所有设计局、试制厂、试验中心和生产厂组成。从早期的气体动力学实验室算起,在其60年的历史中,该公司共研究了150多种火箭发动机。几乎所有前苏联/俄罗斯运载火箭都装有该公司研制的液体火箭发动机。美国洛克希德·马丁公司的宇宙神3和宇宙神5运载火箭也采用了动力机械科研生产联合公司的发动机。它用RD-180液氧/煤油发动机在1996年1月战胜了美国最著名的几家发动机制造商而一举夺标,随后进行…     

简讯

简讯印俄达成合协议印度与俄罗斯已重新达成一项协议。按此协议，俄将向印提供７台可用于发射的低温发动机。印度目前正在加紧研制静地卫星运载器及其低温发动机和Ｃ－１２第三级。印俄最初达成的提供两台发动机和低温技术的协议因美国阻挠而未能执行。按新协议，俄将在今...     

液体火箭发动机健康监控技术研究现状

液体火箭发动机健康监控技术是改进和提高运载火箭、航天器可靠性与安全性的核心技术之一,对其进行研究具有重要的学术价值和工程应用价值。液体火箭发动机健康监控技术的研究主要包括液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法、液体火箭发动机健康监控系统两方面。该文介绍了基于模型驱动的方法、基于数据驱动的方法和基于人工智能的方法,阐明了液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法的研究现状,通过对美国液体火箭发动机典型健康监控系统的介绍,阐明了液体火箭发动机健康监控系统研究的若干进展及现状,并对液体火箭推进系统健康监控技术的演变趋势作了简要评述。