航天飞机固体火箭发动机设计评述

为航天飞机固体火箭发动机的研制制定设计条件是很必要的,这些设计条件具有三个新颖独特的特征: (1)固体推进系统首次用于载人宇宙飞行。 (2)航天飞机固体火箭发动机是当今最大的固体火箭发动机。 (3)固体推进系统首次设计成可回收修复并重复使用。这些新颖的特征规定了在航天飞机固体火箭发动机研制中,需要采用以往的成熟工艺及制造方法,保证可靠性是头等重要的。本文评述了航天飞机固体火箭发动机,从用于STS-1飞行的原设计到目前研制的新一代固体火箭发动机。这种新一代固体火箭发动机采用了石墨环氧纤维缠绕壳体。     

航天飞机的固体火箭发动机

本文介绍了航天飞机用的助推固体火箭发动机(SRM)。其类型分为三种:当前执行任务的标准SRM,空间飞行运输8号用的高性能SRM;以及计划在1985年飞行用的纤维缠绕壳体SRM。航天飞机的SRM是获得飞行状态中最大的固体推进剂发动机,其直径为146英寸,长度为125英尺,装有1111000磅固体推进剂,最大推力(真空条件下)为3115000磅力。在首次飞行前成功地进行了7次地面试车,随后的三次飞行试验满足了发动机的全部技术指标。计划提高航天飞机的性能,从东海岸发射的有效载荷达到65000磅,在西海岸发射时(极轨道)达到32000磅。航天飞机性能提高是由于:1.采用高性能的SRM使航天飞机的有效载荷增加3000磅。2.SRM使用纤维缠绕壳体结构使航天飞机的有效载荷增加6000磅。前者靠改变SRM的推力——时间曲线和提高喷管的膨胀比来实现;后者靠减少壳体的消极重量来实现。     

1984年美国固体火箭推进技术的成就

1984年美国在空间、战术、战略固体火箭推进技术方面有以下一些成就:航天飞机航天飞机的固体发动机,飞行性能仍然良好。发动机部件的回收、修复和重复使用,仍然达到了预期要求,有些部件已经飞行了三次。石墨纤维缠绕壳体的开发工作已取得相当大的进展。航天飞机固体助推器如使用这种壳体,可使从范登堡美国空军基地发射到低地球轨     

织女星火箭进行发动机点火试验

近日,Zefiro 9-A(Z9-A)发动机在位于意大利撒丁岛的试验场成功进行了首次点火试验,这是织女星火箭飞行鉴定试验前的最后第二次发动机点火试验。此次试验检验了弹道性能(压力及推力曲线)、内部热防护效率、推力矢量控制性能,以及传导热与动力环境发动机性能。Z9-A固体火箭发动机是织女星火箭的第三级发动机。发动机点火燃烧了120 s。结果验证了这种改进型发动机预期性能的提升,以及发动机喷嘴坚固性的改进。这种使用新喷嘴设计和优化推进剂加注方式的改进型发动机,完全符合织女星火箭第三级发动机的飞行特性,但为使发动机适应水平状态,使用了截平喷嘴。预计2009年2月,Z9-A发动机将进行第二次飞行鉴定试验,而火箭飞行鉴定试验计划将于2009年末进行。织女星火箭是一枚三级固体推进火箭,有一液体推进剂上面级,起飞质量137 t,能将1 500 kg有效载荷送入高度700 km的极轨,可用于发射各种科学和地球观测任务航天器。织女星小型火箭为4级火箭。其中有三级使用固体推进剂,一级使用液体推进剂。使用固体推进剂的分别为P80一级、Zefiro-23二级和Zefiro-9三级;使用液体推进剂的一级为AVUM。Z9-A发动机整体高...     

1981年美国固体火箭的进展

一、固体火箭航天飞机大型固体助推器飞行成功: 1981年固体火箭最突出的成就是4月份应用两个大型分段固体火箭发动机作为助推器的航天飞机首次飞行试验成功。助推器的直径约为3.66米、长38.1米、装药量为500吨、产生的推力为1225吨,为迄今飞行过的尺寸和推力最大的固体发动机,燃烧结束后,赛奥科尔公司     

简讯

大力神4火箭的SRMU点火试验成功 6月12日,美空军的大力神4火箭的改进型固体火箭发动机(SRMU)进行了一次成功的关键性试验,试验持续了120秒钟、预计SRMU可在1993年投入使用。 SRMU采用了石墨-环氧壳体,比以前的固体火箭发动机的壳体重量轻,但体积大,能装更多的燃料。     

美轨道科学公司一种低成本运载火箭试验

美轨道科学公司(OSC)完成了一种低成本运载火箭(LCLV)的首次飞行。2月6日从 Wallops 岛为美国空军弹道导弹局和战略防御倡仪机构进行的发射是一次亚轨道飞行。LCLV 是从轨道科学公司星鸟系列中派生的一种新型三级固体推进剂火箭。它由黄     

“织女星”运载火箭将于2005年初次登场

欧空局(SEA)应用阿里安火箭技术正在研制“织女星”低地轨道卫星运载火箭，它是一种三级式全固体运载火箭，能把1 500kg的载荷送入800km轨道，将于2005年进行首次发射。该计划主承包商是菲亚特(Fiat Avio)公司和法国航宇公司，参与该计划的还有比利时、意大利、荷兰、瑞士等国家。 “织女星”火箭由三个固体级和一个液体上面级组成。第一级采用阿里安-5运载火箭的P80先进固体助推器，该发动机性能高、成本低，采用纤维缠绕壳体和柔性喷管。第二级采用菲亚特公司的Zefiro发动机，发动机壳体采用碳-环氧纤维缠绕而成，喷管采用碳-碳喉衬。该发动机已试验点火3次，最近的一次试验于2000年12月15日完成。第三级采用一台改进的Zefiro发动机，装填7t固体推进剂。上面级是一种使用可储存推进剂的姿态控制和微调发动机。 “织女星，，火箭将从改造过的阿里安1-3发射台、ELA1发射台发射。每年发射3～4次，最多达6次。该火箭发射1 000kg载荷的价格约2000万美元，比美国火箭的发射价格低15％。 (姚彦君提供)     

美国航天飞机飞行一览(三)

第三十一次飞行(STS-34) 轨道器:亚特兰蒂斯号 飞行时间:1989年10月18-23日 宇航员:唐纳德·威廉斯,迈克·卡利,埃伦·贝克(女),张富林和香农·卢西德(女) 飞行任务:发射了一颗探索木星的伽利略号探测器。这颗探测器重2550公斤,装有一核动力装置,配有17种科学仪器,用于勘测木星大气层构成、云层结构、温度、磁场等。美籍华裔科学家张福林第二次乘航天飞机飞行。 第三十二次飞行(STS-aa) 轨道器:发现号 飞行时间:1989年11月22～27日 宇航员:弗雷德里克·格雷戈里,桑尼·卡特,凯瑟林·桑顿(女),斯托里·马斯格雷夫和约翰·布拉哈 飞行任务:这是航天飞机第五次执行秘密军事任务。它在太空部署了一颗重2.5吨的军事间谍卫星,用于监测地面的军事行动和电子信号。 第三十三次飞行(STS-32) 轨道器:哥伦比亚号 飞行时间:1990年1月9～20日     

1991年的美国固体火箭技术

1991年,美国的固体火箭技术在继续发展,并为各类发射的成功作出了贡献。4月份,侏儒导弹成功地进行了第二次飞行试验,证明一二三级固体发动机都工作正常。这枚试验导弹的第二级发动机使用的是增强碳—酚醛喷管,可以承受比第一次飞行试验时更大的载荷。大力神Ⅳ在1991年首次进行了东西两个发射场的发射。在两次航天飞机的飞行中使用了惯性顶级奥巴斯21和奥巴     

航天飞机固体火箭发动机金属壳体部件制造

简介宇航局马歇尔宇航飞行中心根据 NAS 8—30490号合同,包给锡奥科尔公司华萨奇分公司研制的直径为146时(相当于φ3.7米)航天飞机固体火箭发动机的金属壳体部件已成功地进行了静态试车。设计中的问题是各钢厂、锻件厂、热处理厂和机械加工厂等单位都受到现有经验和条件的限制。锡奥科尔公司以前也没有制造过这样大的和断裂韧性最小为90ksi(in)~(1/2)(相当于315kg/mm~(3/2))的金属部件。为了保证固体火箭发动机能够按规定指标生产出来,有必要对逐一炉料、逐一锻件和逐次热处理过程的全部数据进行协调。本文扼要介绍试制工艺并提     

固体火箭发动机壳体缓释技术研究进展

固体火箭发动机壳体缓释技术是提高固体火箭发动机服役安全性的重要技术手段之一。文章梳理了国内外固体火箭发动机壳体缓释技术方面的研究进展,根据各技术能够提供的排气泄压通道面积大小,将壳体缓释技术分为整体失强、头/筒分离和局部排气三大类,系统地对比了各项技术的设计思路、工作原理和实用效果。结合国外地地导弹、空空导弹和舰空导弹等导弹发动机壳体缓释技术应用实例和低易损性试验结果,阐明了壳体缓释技术对固体火箭发动机服役安全性的提升作用。最后,给出了使用发动机壳体缓释技术进行安全性总体设计的设计思路,并提出了固体火箭发动机安全性设计中应重点考虑排气通道临界面积和排气通道开启时刻两个关键因素。文中所述的研究进展可为固体火箭发动机服役安全性设计和优化提供参考。     

美国固体发动机壳体用钢材的选择和发展

本文主要论述了美国大型固体火箭发动机壳体用钢材的选材探索,可靠性研究以及采用多β_(1c)和κ_(1c)/σs作为选材和判断壳体不发生低应力爆破的依据。     

固体火箭助推器纤维缠绕壳体首次试验失败

《宇航日刊》1983年5月17日报导:4月23日在加里福尼亚州范登堡空军基地(VAFB)对航天飞机固体火箭助推器上用的新型的重量较轻的纤维缠绕壳体(FWC)进行了首次试验,试验以失败而告终。在为获得结构载荷数据而进行的液体静压试验时发生了故障。当负载极限达到     

恢复国际空间站建造亚特兰蒂斯号成功完成任务

美国东部夏令时9月9日11时14分55秒（北京时间23时14分55秒），亚特兰蒂斯号航天飞机顺利发射升空，飞往国际空间站。这是自2003年哥伦比亚号失事后，航天飞机首次执行国际空间站建造任务，任务代号STS-115。此次飞行是亚特兰蒂斯号的第27次飞行以及航天飞机的第116次飞行和第19次执行国际空间站任务。完成任务后，亚特兰蒂斯号于关东部夏令时21日6时21分平安返回地面，圆满结束了此次太空之行。[编者按]     

关于固体助推器飞行残骸产生分层的金相分析及讨论

打靶飞行试验后，固体助推器1号壳体残骸情况如下：1遥测、光测证明、固体助推器1号在整个飞行阶段工作正常、完整无缺。     

推进剂粘弹性对固体火箭飞行模态特性的影响

常规固体火箭振动模态特性分析中不考虑推进剂粘弹性的影响,实际上在飞行过程中推进剂的粘弹性会使固体火箭呈现复杂、变化的模态特性。飞行过程中,一旦结构的某阶模态与燃烧室声腔发生耦合振动,就有可能诱发燃烧不稳定,因此有必要掌握全箭实时模态参数。针对粘弹性推进剂使得火箭飞行过程实时模态参数难以预测的问题,提出了一种数值仿真模型修正方法,以空、满载固体火箭地面模态试验结果与仿真结果进行对比,证明了方法的准确性。对空、满载火箭模态参数进行对比还可以发现,当推进剂厚度随着燃烧逐渐变薄,全箭在弯曲振动中,发动机壳体的截面变形逐渐增大;发动机呼吸振动幅值也随之变大。在已知燃面退移量的前提下,可准确预示全箭在飞行过程中的实时模态参数,极大提升了固体火箭在飞行过程中的振动问题的分析及排查能力。     

日本完成了M5运载火箭的初期试验

日本新型Mitsubishi M5卫星运载火箭第一级发动机的初期试验已完成。三级式M5火箭用的M—14固体发动机长13.65m,直径2.5m,由气体发生器控制,采用可动喷管推力向量控制系统,推力为4120kN,进行了历时41s的点火试验。M—24第二级发动机将在今秋首次试验。采用高拉伸钢壳体的M—14飞行结构发动机将在1995年试验。     

阿里安火箭提高性能计划——包括双星发射,捆绑固体助推火箭

欧洲空间局(ESA)提高阿里安火箭性能的计划包括一次发射多个有效载荷和捆绑固体火箭发动机,这类似于美国 NASA 的德尔它火箭系列。据 ESA 官员称,已初步批准五枚火箭用于初期的研制飞行,其后的火箭则用于实用性发射任务。直到头四次以上的研制飞行成功以后(预计那要到1980年底之前),增大推力的阿里安运载火箭才会成为现实。     

某工程第三级发动机燃烧室绝热层结构设计试验分析

某工程第三级固体火箭发动机碳纤维／环氧树脂复合壳体内绝热层结构设计采用工程研制设计方案，成功地通过了发动机地面热试车考核，经解剖分析，预估了飞行环境发动机燃烧室绝热层结构最小剩余安全余量，给出了发动机在各种使用条件下工作热防护可靠的结论。