垂直返回重复使用运载火箭技术分析

结合SpaceX公司近期进行的多次猎鹰火箭一子级垂直着陆返回技术试验,对比分析垂直返回重复使用运载火箭两种返回方式的工程应用价值。首先,建立运载火箭一子级动力返回段弹道设计动力学模型。随后,提出基于H-V飞行剖面分段返回弹道设计方法。然后针对“返回原场”（RTLS）和“不返回原场”(NRTLS)两种垂直返回方式,构建综合考虑上升段与返回段的推进剂耦合作用的一体化弹道优化设计策略。最后,通过数值仿真,对比分析了两种返回方式下的火箭运载能力。结果表明,采用“不返回原场”方式的运载能力损失仅占“返回原场”方式的一半,具有较好的工程应用价值。     

运载火箭发动机技术的最新进展

在运载火箭中,发动机是最主要的分系统。它甚至可以决定整个火箭的性能和成本。本文简要介绍了国外新研制的几种大推力发动机和上面级发动机的最新情况。这些发动机的研制思想和性能参数对我国运载火箭的发展具有很好的借鉴作用。2005年之前,在全球航天发射市场上将涌现出一批新型运载火箭,它们是美国的德尔它4系列和宇宙神5系列(均已投入使用)、欧空局的阿里安5改进型、日本的H-2A系列(已进行过5次发射)和俄罗斯的安加拉系列。这些新研制的运载火箭系列都非常重视大推力、无毒和无污染火箭发动机的研制,以用作芯级主发动机,如用于德尔它4…     

中国运载火箭技术发展概况

1970年4月24日，我国成功地用自行研制的长征1号运载火箭发射了第一颗人造地球卫星，使我国成为继苏、美、法，日之后第五个用自制火箭发射自制人造卫星的国家。卫星的重量比前4个国家发射的首颗人造卫星重量之和还多。这表明，当时我国的运载火箭已达到了一定的水平。至今，我国已经发射成功的长征系列火箭有14种，完成了飞行试验前的全部研制工作、只待飞行验证的还有2种。在这些火箭中，主要用于低地球轨道发射的有6种(长征1、2、2C、2D、2E和2F)：主要用于中轨道(如太阳同步轨道)发射的有4种(长征1D、2C／SD、4A和4B)：主要用于高轨道(如地球静止转移轨道)发射的有4种(长征3、3A、3B和3C)。对应这三种典型轨道的运载能力为：低地轨道0.2—8.0吨，太阳同步轨道为0.4～2.8吨，静地转移轨道为1.5～5.1吨。长征系列火箭的运载能力基本覆盖了低、中、高地球轨道不同航天器的发射需要。     

四级固体运载火箭弹道设计及运载能力分析

固体运载火箭作为我国航天运输系统的重要组成部分,具有整箭贮存、海陆通用、快速响应的特点,在军民商发射领域受到了广泛青睐。针对我国固体火箭运载能力在2～3 t(500 km太阳同步轨道)区间上存在“缺位”的现实,首先给出了一款运载能力约3 t的四级全固体运载火箭构型。随后建立了固体运载火箭三自由度弹道计算和优化模型,通过仿真手段分析了其典型弹道曲线特点,以及推重比、各级结构质量、末级装药量对运载能力的影响规律,为未来固体火箭的总体方案论证提供参考依据。     

运载火箭智能控制的能力特征与关键技术

运载火箭智能控制是智慧火箭研制的核心技术之一。结合智能技术在航天控制上的应用研究与工程实践,对运载火箭智能控制的能力特征进行了分析;介绍了运载火箭的智能测试与发射、典型动力故障诊断与重构、环境与模型自适应控制,以及“软件”定义运载火箭等关键技术;对我国运载火箭智能控制系统的未来发展进行了思考。通过对航天智能控制技术持续不断地研究与实践,为我国智慧火箭的研制提供强有力的支撑。     

奔月“天梯”——解读长征三号乙运载火箭

六大技术打造奔月“天梯” 长三乙运载火箭是一后的长三甲火箭为芯级箭,以更改,具有运载能力大、适应性强、继承性好等优点,是我国目前运载能力最大、技术最先进、构成最复杂的运载火箭之一,     

韩拟自行研制新型运载火箭

韩国航空宇宙研究院5月27日称,韩将完全利用本国技术研制一种运载能力更大的运载火箭,拟在2021年后开始发射。该型火箭称为＂韩国航天运载器＂（KSLV）2。按＂方案设计＂,这种三级全液体火箭高50米,最大直径3.3米,重200吨,能将1.5吨重的卫星送入低地轨道。     

载人运载火箭技术回顾与展望

载人运载火箭是运载火箭家族中一个比较特殊的种类。通过对历史上载人运载火箭发展的简单回顾,总结了载人运载火箭的主要特点。从载人运载火箭总体设计、分系统设计等方面展望了未来载人运载火箭设计需求,供未来载人运载火箭的设计参考。     

殊途同归的欧日新一代运载火箭

日本新一代固体火箭艾普西龙于2013年9月14日成功发射,2006年退役的M-V火箭终于后继有人。M-V火箭的近地轨道运力为1.8吨,艾普西龙火箭更降低到1.2吨,而H-IIA系列火箭中运力最弱的H-IIA 202型号,近地轨道运力也高达10吨,不论是M-V火箭还是艾普西龙火箭,运载能力与日本现役的H-IIA系列火箭之间都有很大的缺口,致使日本不得不使用H-IIA火箭发射中小型载荷。     

星舰-超重体系与开发的范式变革探究

为了梳理和分析星舰-超重体系与开发的模式,及其相比以往航天运输体系的变革,本文首先回顾星舰-超重的宏观演化与微观验证历程,而后评估基于星舰-超重的太空新物流体系优势与挑战,最后探讨资本驱动下航天运输系统价值网升维与开发范式变革的内在逻辑。研究发现:星舰-超重的开发理念是“创新引领,市场运作;宏观演化,微观验证”,本质是资本内在增值需求推动新技术、新平台的快速集成和应用。     

固液捆绑运载火箭测试发射特点及展望

长征六号甲是我国首型采用固液捆绑构型的中型低温动力运载火箭,文章简单介绍了该型火箭测试发射任务执行基本情况,总结分析了火箭在发射场执行测试发射任务的技术特点、流程特点、任务保障特点及应对措施。提出基于固液捆绑火箭的快速测试发射技术发展方向,分析了火箭新技术应用、测试发射流程优化、发射场能力建设等方面的发展需求,为型号研制工作及发射场测试发射能力提升提供有益参考。     

基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统研究

简要介绍了PXI总线技术的发展情况,阐明了PXI技术的优越性及其在军事航天领域应用的重要意义。参考现有产品资料,设计了基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统的硬件组成和软件框架。该技术的应用将进一步推动运载火箭测试发射系统的智能化、通用化和小型化,从而提高运载火箭的整体性能。     

海上垂直回收运载火箭发展现状与关键技术分析

运载火箭的可回收重复使用不但可以降低发射成本,而且能提高发射密度,满足高密度发射需求,是人类向太空探索必须发展的技术。垂直返回海上回收方式具备高精度、高稳定落点,减小了对落区人民的安全威胁,同时也减小了火箭运载能力不足的影响。随着“猎鹰9”火箭子级成功实现了海上垂直回收并多次重复使用,引发了各国研究者对火箭子级海上垂直回收技术的重视与探索。首先,阐述了海上垂直回收运载火箭的优势与特点,其次,梳理了海上垂直回收运载火箭的发展现状,再次,根据海上回收火箭的几个阶段分析了其过程中包含的关键技术;最后,总结了海上垂直回收运载火箭的发展趋势。     

系列化构型运载能力设计余量留取方法研究

调研了美国航天型号研制中设计余量留取的情况,结合系列化构型论证工作,对运载能力设计余量留取问题进行了初步研究,分析了关键参数对运载能力的影响,针对不同目标轨道、系列化构型的差异,探索得到了运载能力设计余量差异化留取的方法。     

仿生变构型飞行器智能控制技术:进展与展望

仿生变构型飞行器是一种为适应环境和任务的变化而具备动物外部构型变化能力的新型飞行器,变构型的动态飞行特征给控制系统设计带来了一系列挑战。飞行器仿生变构型的过程是一种飞行器“眼、耳、脑、体、翼”等多器官协调的智能行为,控制系统设计的主要目标是在“感知—决策—反馈—执行”全控制回路的框架下解决“为何变”“如何变”等智能行为的设计问题,赋予飞行器(特别是无人飞行器)在复杂干扰和不确定环境下强自主、强适应、强生存等智能能力。结合近年来智能控制和仿生技术的发展,从仿生智能的视角梳理变构型飞行器控制技术的研究现状和存在问题,指出仿生变构型飞行器设计需要完成从“方法论”“系统论”设计到“环境/任务/系统一体化”设计亦即“行为论”设计的跨越;进一步提出了机理与数据混合驱动建模、多维信息仿生感知、智能自适应变形决策、变形与飞行一体化控制、全回路安全控制等前沿科学问题,并给出了可能的解决思路。     

垂直起降可重复使用运载器发展现状与关键技术分析

重复使用运载技术是降低单次发射成本、提高发射密度和减少残骸危害的有效手段,随着以Falcon 9系列为代表的垂直起降运载器的成功回收与重复使用,其在商业航天发射市场表现出了较强的竞争力,掀起了可重复使用运载器的研究新热潮。首先梳理了垂直起降可重复使用运载器的发展现状,然后结合垂直起降运载的任务特征分析了其关键技术,最后总结了垂直起降运载器的发展趋势。     

新型运载火箭结构优化设计与试验验证

伴随着运载火箭大型化与重型化的趋势,结构优化技术在火箭轻量化设计中扮演着越来越重要的角色,同时更高精度的试验、测试以及更高置信度的分析评估需求也日益凸显.本文首先对运载火箭结构轻量化设计方法进行概述;然后针对几种典型密封类与非密封类结构优化案例及新型运载火箭结构中的不确定性优化方法进行了重点介绍,并对优化结果进行了试验...     

智慧火箭发展路线思考

运载火箭与新一代信息与制造技术的结合将打破传统运载火箭研制理念和工作流程模式,推动相关领域的变革发展,最终形成采用数据驱动研制流程、由智能产品组成的"智慧火箭"。提出了智慧火箭的建设目标,针对智慧火箭所包含的智能研制、智能产品、智能制造以及智能过程控制进行探讨。