论我国重复使用运载器推进系统方案

根据美国NASA的X-33计划的终止、2002年SLI的改变等事实,论述我国重复使用运载器分步走的发展思路,探讨我国重复使用运载器推进系统方案,阐述了我国首先发展两级重复使用运载器的优势和推进系统的关键技术.     

欧洲可重复使用运载器现行方案概况

欧洲目前设想的可复用运载器方案主要有三种：(1)可复用第一级方案：在高超音速低马赫数下与一次性使用主芯级分离，垂直起飞，水平降落；(2)亚轨道方案，如“跳虫”方案，可水平起降．在大气层外发射一次性使用的上面级；(3)两级入轨方案，两级均可重复使用，垂直发射。水平降落。     

航天运载器重复使用液体动力若干问题探讨

重复使用是大幅度降低航天运输成本的主要途径,动力系统的重复使用是关键,也是首先要解决的问题。目前重复使用运载器动力装置发展的主要途径是研制重复使用、低成本的液体火箭发动机和开发以水平起降一级动力装置为目标的组合循环发动机。液体火箭发动机的重复使用应革新设计理念,从设计方法、推进剂选型、材料选取及能力的适度运用、生产工艺、维修等方面综合考虑。基于组合循环动力的水平起降飞行器是降低运输成本的重要途径,也是重复使用运载器发展的重要方向,应借鉴航空发动机等动力重复使用设计理念,在方案研究和关键技术研究阶段就考虑重复使用问题。     

单级入轨推进系统试验优化与分析

以单级入轨运载器干质量最小为目标，采用响应表面法对两种三组元推进系统部分设计参数进行了优化和分析。优化结果表明，对于单燃烧室三组元发动机，其第一工作模式液氢质量分数越低越好。对于双燃料双膨胀发动机，其内外燃烧室压力都不宜取得过高，且第一工作模式氢氧推力百分比越低越好。     

可重复使用运载器级间分离过程研究

级间分离过程中,可重复使用运载器受到非定常扰动,可能会造成分离失败。为研究级间分离过程中可重复使用运载器运动特性及周围流场分布随分离高度的变化情况,建立航天器和运载器的运动方程,使用动网格技术和有限体积法求解N-S方程。研究结果表明：随着级间分离高度的升高,气动力不断减小,非定常扰动对分离产生的影响越来越小;分离过程中,航天器和运载器的平动速度差较小,角速度差越来越小,最大差值从30 km高空的0.427 rad/s减小到50 km 高空的0.1 rad/s,二者之间的最小距离变大,更有利于安全分离。     

美国先进可重复使用运载器的技术进展

目前，世界上各种航天器基 本上都由一次性使用的运载火箭来发射，只有美国航天飞机可以实现部分重复使用。由于一次性运载火箭使用成本高昂，所以迄今只有那些有足够资金支持的厂家、政府部门和军事机构有能力进行卫星发射。如何降低发射费用已成为整个航天工业界面临的主要挑战之一。 从长远来看，航天运载器实现可重复使用是降低航天运输成本、提高运载能力和发射频度的必由之路。基于这种考虑，各航天大国很早就开展了可复用运载器的研究论证工作，陆续实施了多项技术计划和研制计划，其中尤以美国最为活跃。美国政府不仅研制出了世界上…     

天地往返可重复使用运载器再入飞行GNC系统关键技术

天地往返可重复使用运载器(RLV)在未来天战中将扮演重要角色。目前各军事大国围绕RLV的关键技术开展了广泛深入的研究。再入飞行是RLV飞行任务的重要阶段,而制导、导航与控制(GNC)系统则是RLV的核心系统之一,是RLV再入飞行的“脑系统”。本文分析了RLV在再入飞行阶段GNC系统的任务要求,明确其体系结构,分析GNC系统存在的问题,给出了深入研究GNC系统需要解决的关键技术和进一步研究的方向。     

欧洲未来的可重复使用运载器:FLTP(未来运载器技术计划)

阿丽安5型火箭的第二次和第三次鉴定飞行试验的成功是欧洲未来太空运输的一个重要里程碑;新型运载器和它的演变型将在后十年的航天发射市场占据领导角色.进一步的改进需要有突破性的设计概念变革;只有以部分或全部可重复使用性为基础,才可能降低成本:可以预计在2015年左右阿丽安5的后继型必定可重复使用.相应地,所需的几项新技术主要涉及气动热力学、先进结构和材料、可重复使用动力系统,健康诊断系统等.为此,ESA 已建议未来运载器技术计划(FLTP)的目标是:确认运载器可重复使用性的优势;鉴别、开发和评估新一代低成本运载器研制所需的技术;精心编制地面和飞行试验与验证大纲,要求在运载器研制阶段和进一步进行验证试验之前可达到足够的置信度;通过分析候选的运载器方案及技术研究项目的综合。为拟于2007年启动的下一代运载器的欧洲研究计划的项目决策提供依据.FLTP 的目的在于借助于三项中心工作解决以上问题:系统概念研究技术开发地面及飞行验证试验技术要求在对未来任何欧洲主要新型运载器研制作决定之前,第一阶段持续三年时间的一项两阶段研究计划将会获得对未来运载器系统构型、可行性和总体优势的清晰了解.     

亚轨道重复使用运载器总体多学科优化方法

针对亚轨道运载器总体设计多学科耦合的特点,从任务规划、学科建模、集成和求解策略等方面对多学科优化方法进行了研究。以助推亚轨道飞行器为对象,确定了学科模块组成、功能和数据耦合关系。建立了与总体设计过程相适应的7个学科模型,包括几何主模型、气动、推进、弹道、气动热、传热/热防护系统、结构。结合飞行器任务要求和基准方案,从系统级定义了多学科优化问题,包括目标函数、约束条件和设计变量。基于多学科软件框架集成学科模型,采用多学科可行法作为求解框架,建立了亚轨道飞行器多学科优化系统,选择SQP算法完成了以起飞总重为目标的优化。结果显示,优化后,发动机结构、热防护系统有所增加,但结构质量和燃油消耗减小,综合作用使总重减小2.4%,体现了多学科优化的协同作用。