透过标准浅析美国氢氧火箭发动机可靠性技术

透过NASA可靠性标准《火箭发动机试验台》,解析美国氢氧火箭发动机地面试验方法和试验流程,重点研究发动机技术项目的筛选、最终评审、综合评审和热点火试验对提高氢氧火箭发动机可靠性的意义,以期为我国氢氧火箭发动机可靠性技术的标准化、系统化和科学化提供借鉴.     

我国大推力补燃氢氧发动机研究进展

氢氧火箭发动机因具有很高的性能,在国内外运载火箭中得到了广泛应用。为了更好地开展深空探测,必须研制大推力氢氧火箭发动机。本文综合分析了国内外氢氧发动机的发展历史和现状,简要介绍了我国220 t补燃循环氢氧发动机方案和关键技术研制进展,该技术方案先进。通过开展试验件冷态试验和缩尺组件热试验等,研究了核心部组件的关键技术和方案选型。开展全尺寸预燃室热试验等分系统热试验,研究组件级技术,初步突破了部分关键技术。建议加快开展大推力氢氧发动机工程研制,促进我国航天推进技术发展。     

液体火箭发动机管路断裂失效分析及动力优化

液体火箭发动机管路系统的安全性与可靠性已成为发动机能否安全工作的关键。针对某型火箭发动机管路断裂失效的问题,提出了管路的动强度失效分析方法与动力优化设计技术。通过机理分析与故障复现,提出了管路振动控制措施;以故障管路考核部位接头的前后倒角为设计变量,以倒角位置最低动应力为目标函数,采用结构频率禁区约束,进行动力学优化模型设计与基于形状优化的动强度优化设计;开展接头结构在基础激励下的随机振动疲劳损伤定量分析,改进方案最终通过了疲劳试验验证。结果表明,通过对管路结构的动力学优化,提升了管路结构的力学环境适应性与可靠性,验证了改进措施的有效性;所建立的结构失效分析、动力优化设计方法可为型号研制工作提供技术支撑。     

液体火箭发动机研制中的可靠性工作

在液体火箭发动机研制中,如何提高可靠性是一个极其重要和令人关注的问题。本文重点论述在液体火箭发动机的整个研制过程中,特别是在设计过程中的可靠性工作。其中包括:故障模式及预防措施;可靠性设计评审;以及可靠性验证和可靠性增长监测等。     

空间在轨氢氧内燃机技术研究

用于空间在轨运行的氢氧内燃机是低温末级火箭流体集成系统（IVF）中的关键组件。分析了国内外空间在轨氢氧内燃机的发展现状，通过Chemkin燃烧软件仿真分析获得了氢氧内燃机设计关键参数。开展了氢氧内燃机地面点火验证试验。结果表明：氢氧内燃机具有较好的点火启动性能，通过降低混合比和压缩比能够将氢氧内燃机缸内的温度和压力控制在合理范围内。氢氧内燃机在稳定的转速下工作，所消耗的氢气、氧气质量流量小于低温贮箱的平均蒸发量。     

液体火箭发动机低成本设计技术

简要介绍了国外液体火箭及其发动机的低成本研制现状,重点论述我国液体火箭发动机低成本设计,尤其是发动机系统、发动机重要组件的结构简化及可靠性设计经验.发动机系统优化与简化设计方法确保了系统简单、零组件数量和组件品种减少,操作性方便.关键组件的预先研究和新型密封结构设计提高了发动机的可靠性.指出低成本设计是降低发射费用的重要措施之一;液体火箭发动机低成本研制应从系统设计着手,力求系统简单可靠;对于要求特殊和薄弱环节的结构运用创新和关键技术攻关得以实现.     

固体火箭发动机结构可靠性综合评定法

提出了一种将固体火箭发动机各组件试验数据折算成等效的整机试验数据,进行其结构可靠性综合评定的方法。运用此法对某大型固体火箭发动机整机结构可靠性进行了评估。结果表明,评定的整机结构可靠度显著提高了。从而证明此方法可供工程设计使用。     

泵前阀开关波纹管组件改进设计

某型号发动机泵前阀在抽典试验中开关腔波纹管组件发生了疲劳失效,经对失效原因及机理进行分析,对波纹管组件进行了改进设计,并对原状态波纹管组件及新设计进行了有限元计算分析和疲劳寿命估计。计算结果表明,新设计波纹管应力分布相对合理,疲劳寿命水平有较大提高。设计改进后生产了试验件并进行了阀门试验,试验与计算结果相当并满足发动机使用要求。     

先进固体火箭发动机的喷管研制

为进一步提高先进固体火箭发动机(ASRM)的性能、可靠性和飞行安全性,采用更简化、更坚固的设计,在出口锥后段采用低密度碳布酚醛(LDCCP)和轻质柔性密封减少了相当可观的质量.缩比、原型、改进和鉴定的发动机试验将用来发展和验证材料、工艺和设计.     

固体火箭发动机人工脱粘技术研究进展

针对固体火箭发动机人工脱粘技术,将其研究进展分为结构设计与优化、结构破坏机理、试验技术及数值仿真研究,发现在人工脱粘结构局部设计和数值仿真计算方面已取得一定的研究进展,但在有关人工脱粘前缘处脱粘机理和试验方法等方面还缺乏系统性的研究,人工脱粘结构的表征研究和实际工况差距还较大,人工脱粘结构模拟表征和破坏机理是高压强大型固体火箭发动机需要关注的关键技术。综合人工脱粘结构模拟表征、宏细观失效机理、数值模拟、失效准则、结构完整性分析与多因素优化设计以及全尺寸试验验证技术,是未来固体火箭发动机解决人工脱粘问题的发展途径。     

液体火箭发动机试验过程中人的可靠性评价研究

以液体火箭发动机试验故障的统计分析为基础,选用斯文人失误概率模型,对试验过程中人失误进行详细分析,通过选择重要人失误,把复杂的试验过程简化为五个连续的操作单元,建立人的可靠性分析事件树,用事件树分析技术得到所求的人的可靠度,以此对航天领域人的可靠性进行评价。     

发动机试车控制软件工程化及质量管理

为提高发动机试车控制软件的可靠性,通过需求分析、概要设计、详细设计、软件测试等步骤实现了软件开发工程化。结合试验控制软件研制和使用特点,对软件质量管理的具体步骤,即从设计评审、测试、验证、文档及技术状态管理等方面对软件开发过程进行监督与管理,实现了软件开发的质量控制,达到了软件设计的透明性、继承性及高可靠性。     

液体火箭发动机可靠性增长规划研究

液体火箭发动机可靠性要求高、试验费用昂贵，有必要对可靠性增长试验进行综合规划，以减少试验费用、缩短研制周期和降低风险。根据液体火箭发动机的特点，提出双参数的：Bayes可靠性增长模型，综合利用产品研制过程中全程试验信息，动态评定可靠性水平。在客观评价其可靠性水平的基础上，采用MTGP(Modified Tracking，Growth and Prediction)模型跟踪增长过程，对液体火箭发动机的可靠性增长试验进行综合规划。研究表明：这种方法能在小样本下，科学、合理地评定液体火箭发动机的可靠性水平和指导可靠性增长规划，在工程中有广泛的应用前景。     

运载火箭发动机喷管变形机构型综合分析研究

为有效缩短箭体长度,增大喷管扩张比,提高发动机比冲,对运载火箭发动机进行了喷管变形机构型综合分析。首先分析了国内外喷管变形机构发展历程,在此基础上系统总结了喷管变形机构的典型应用,并对典型喷管变形机构进行了方案分析,研究了其组成原理和功能设计特点,最后基于机构拓扑图分析方法给出机构构型方案及设计方法。介绍了国内外相关喷管变形机构各构型方案运动原理及设计特点,并综合分析评价了各方案,提出了喷管变形机构技术发展建议,可为运载火箭发动机变形机构设计提供支撑。     

固体发动机可靠性设计面临的问题及其解决方法

针对可靠性设计没有数据导致可靠度无法计算的困难,提出放弃可靠度而使用事件流分析来控制产品可靠性的方法,该方法将产品主事件分解为一系列的事件,任何一个事件都可以分为应力(L)、应构(G)、应变(B)和传递(D)4个要素,每个要素都可以提出一些可测量的工作控制指标,只要能够确保每个工作控制指标符合设计意图,就能控制产品不出现故障。根据这种观点,提出了发动机可靠性设计的事件流分析技术,先按照事件发生顺序一步步地分析产品工作中会发生的各种事件,每个事件都用LGBD的结构展开,然后分析监测每个要素需要的测量参数,以及控制每个要素需要的设计参数,从而确定完备的工作控制指标体系,并确定可靠性试验方案。该方法放弃了可靠性模型,代之以事件流模型,为可靠性设计提供一种全新方法。     

液体火箭发动机可靠性增长分析与决策研究

液体火箭发动机试验费用昂贵、可靠性要求高，有必要采用分析和决策技术对可靠性增长进行综合管理。传统的可靠性增长分析与决策是采用可靠性增长模型，包括经典可靠性增长模型和Bayes可靠性增长模型。可靠性增长模型以可靠度的点估计或置信下降作为决策标准，缺陷是没有考虑可靠度本身的不确定性以及由决策损失导致的严重后果。本文根据液体火箭发动机的特点，采用信息融合技术，建立了基于增长数据折合的Bayes指数分布可靠性增长模型，评估可靠性水平。针对评估结果存在的不确定性，采用Bayes风险决策方法确定停止可靠性增长试验时间的标准。工程应用表明：该方法可操作性强，得出的结果科学、可靠。     

运载火箭挡火帽可靠性增长研究

对运载火箭挡火帽可靠性进行了深入的分析，评估，对挡火帽材料的失效机理作了较为深入的探讨，在此基础上进行了可靠性试验及可靠性仿真计算，提出了挡火帽可靠生增长的措施。     

可靠性增长技术在载人航天发动机研制中的应用

本文运用可靠性分析及设计技术、可靠性试验技术和可靠性管理技术对载人航天发动机可靠性增长研制过程进行了综述,对其它型号发动机开展可靠性增长研究有一定的借鉴作用．