振动数据在液体火箭健康监控系统中的应用

本文提出了用振动和热力学数据建立液体火箭健康监控(HM)系统的一种方法。以航天飞机主发动机(SSME)高压燃料涡轮泵(HPFTP)的低阶线性动态模型作为检验平台,在振动数据跟踪/鉴别方面获得了初步结果。文中还讨论了其局限性和推广前景。     

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。     

布洛克Ⅱ——一种新型航天飞机主发动机

1971年,洛克威尔国际公司洛克达因分公司与 NASA——马歇尔空间飞行中心(MSFC)签订设计和研制航天飞机主发动机(SSME)的合同。同时,NASA——MSFC 和洛克达因分公司联合生产一种具有高性能、高可靠性和可重复使用性的液体火箭发动机。SSME 已参加76次航天飞机的飞行,或者说自1981年4月的 STS—1的首次飞行以来已有228台发动机参加发射。这些飞行基于2476次地面试验,热试时间累计735,074s,相当于483次以上的航天飞机飞行。     

航天飞机主发动机高压氧涡轮泵可选方案中阻尼(减震)轴承的研制

航天推进涡轮机的研究产生了一种可供选择的液膜轴承设计方案,考虑应用于航天飞机主发动机(SSME)高压氧涡轮泵另一方案(ATD HPOTP)中。这种液膜轴承有以下两种功能:①泵端轴承功能;②预燃室泵后端耐磨环形密封功能。该方案由于淘汰了目前使用的滚动元件轴承,因而大大减少元件数目及组装成本。本文描述了设计范围、设计思路,以及轴承元件对涡轮泵液压动力性能和转子动力性能的影响。     

航天飞机主发动机液氧泵高同步振动问题

有效地解决推进系统发动机研制中出现的问题是航天系统成功的关键。航天飞机主发动机(SSME)研制阶段改型的液氧泵出现了一些问题使计划遇到麻烦,需特别注意解决。其中高同步振动问题最为严重,要求政府承包商协同预以解决。本文介绍研究方法(故障树逻辑法)、轴承转子动力系统的复杂性,问题及其解决措施。     

21世纪的推进动力——RS-68

RS-68是世界上第一台基于成本作为独立变量(CAIV)而研制的液体推进系统,也是美国自20年前航天飞机主发动机(SSME)以来获取飞行许可的第一种新型发动机.洛克达因公司在一次性使用的推进系统方面具有超过50年的悠久的、成功的历史,如红石超过85次的飞行、宇宙神超过569次的飞行、雷神/德尔它超过669次的飞行和土星/阿波罗的一、二、三级超过32次的飞行.当然,还有超过300台SSME的发射和一百万秒的试验这样无可匹敌的、可重复使用发动机飞行历史.     

航天飞机主发动机主要工况验证试验

在1995年8月至1996年5月间,利用技术试验基础(TTB)发动机实施了航天飞机主发动机(SSME)试验计划。对单级入轨火箭的研究表明,扩大推进系统的工作范围可显著降低火箭重量和成本。该试验计划证明,SSME 能在很宽的工作范围内安全工作,因此可用于单级入轨任务。共完成了八项试验,其中四项是在马歇尔航天飞行中心(MSFC)先进的发动机试验台上完成的,另外四项在斯特尼斯航天中心(SSC)A—2高空试验台上完成。主要试验项目有:1)发动机混合比在5.4～6.9之间的主级工况;2)在显著降低发动机入口压力(液氧为0.34MPa,燃料为0.26MPa)下的额定起动性能;3)在额定功率(RPL)的17%,22%,27%,40%,45%和50%下的低功率工况。采用高度仪表化的 TTB 发动机能够详细研究发动机系统的工作情况,这是标准的 SSME 所不能完成的,而且对更深入地了解SSME 和一般液体火箭发动机的能力起到了重要作用。     

基于多种诊断方法的实时故障诊断系统

介绍一种用于诸如液体火箭发动机的复杂系统的故障诊断系统。该系统由两套独立的、但可互补的诊断系统和一套综合系统组成。给出了系统的结构图。以美国航天飞机主发动机(SSME)为例对该系统的工作原理,故障诊断过程进行了分析。介绍了5种因果-征兆准则,并举例加以说明。最后指出,这种多种知识的诊断系统是目前的一种发展趋向。     

航天飞机主发动机的可靠性是怎样获得的

航天飞机主发动机(SSME)从1972年开始研制,到1981年4月12日航天飞机作首次载人空间飞行,前后经历了9年艰苦的研制过程。航天飞机主发动机是迄今世界上第一台性能最高、可以重复使用、高度可靠的大型液体火箭发动机。它的高可靠性是通过综合采取多种可靠性保障措施而得到的,如制订设计考核技术条件(Design Verification Specification);要求验证发动机使用寿命;     

冲压空气涡轮泵供应系统方案设计及特性分析

为了把冲压空气为动力的涡轮泵供应系统从亚燃冲压发动机拓展应用至超燃冲压发动机,基于煤油燃料的双燃烧室冲压发动机(DCR)提出了一种冲压空气涡轮泵供应系统方案。供应系统的设计方案中,对涡轮泵选型、系统的调控策略及取气/排气方案进行了初步设计。同时,建立了供应系统的静态模型,通过系统压力、流量及功率平衡组成非线性方程组,使用牛顿迭代法对非线性方程组进行数值求解,得到了冲压空气涡轮泵供应系统在不同工况下的静态特性。最后,分析了飞行Ma范围在3.5~5.5下涡轮泵的性能和调节的变化规律。结果表明,涡轮所需的空气流量约占DCR发动机捕获空气总流量的3%,取气方案对发动机气动性能影响不大;离心泵的特性参数相对稳定,可以一直处于高效率工况下工作,但系统对增压后的燃料利用不足,造成涡轮功率利用率较低。