“阿里安—1”技术指标

欧洲空间局研制的“阿里安-1”运载火箭于一九七九年十二月二十四日在法属圭亚那库鲁靶场发射成功,命名为LO1。由欧空局和法国空间研究中心提供的基本技术指标如下: 火箭全长47.388米,第一级点火时的重量为210,269公斤。第一级结构重量13,319公斤,装有147,567公斤推进剂(肼和四氧化二氮)。四台“海盗5”型发动机的总推力为249,000公斤。第二级结构重量3,900公斤(包括1/2级的过渡级),装有和第一级同样的推进剂34,093公斤,带有一台“海盗”式发动机,总推力为68,947公斤。     

小功率电弧等离子体发动机试验及性能研究

电推进技术已应用于航天的多个领域,电弧等离子体发动机（Arcjet)因其高比冲、高推力／功率比以及大的推进剂选择范围等特点成为当前国际上电火箭研究和应用的热点。文章总结小功率Arcjet实验及性能研究,介绍了实验研究系统的主要组成,给出初步的发动机工作性能参数及实验结果分析。     

运载火箭的结构组成

什么叫火箭推进剂、火箭燃料(燃烧剂)和氧化剂? 什么叫火箭推进剂?通俗地讲,就是在火箭发动机燃烧室中燃烧,以产生推力的物质。如液氢和液氧、偏二甲肼和四氧化二氮、聚硫橡胶、聚丁二烯等等。较严谨一点说,所谓火箭推进剂,是为火箭发动机提供能源和工质(工作介质)的化学剂,它包含可燃物质和氧化剂。其中的可燃物质,如液氢、偏二甲肼等叫火箭燃料,有的也叫它为燃烧剂。氧化剂的作用是为可燃物质燃烧提供所需要的氧。液氧、四氧化二氮等就是这种氧化剂。因此,火箭推进剂包括燃料(燃烧剂)和氧化剂,它是火箭的食粮。俗话说,人是铁,饭是钢。再好的火箭没有推进剂是飞不起来的。     

低功率氮氢混合物电弧加热发动机模拟研究

对低功率电弧加热发动机内的传热与流动过程进行了数值模拟研究,分别采用氮氢混合物模拟氨和肼作推进剂,计算获得了不同入口总压和弧电流的多种工况条件下发动机内温度和速度分布.结果表明,随着弧电流的增加,发动机出口处的温度、速度和比冲也随之增加;随着入口总压的增加,工作气体流量增加,发动机喷管出口处轴向速度增加.对NASA 1 k W级电弧加热发动机采用氮氢模拟肼作推进剂进行了数值模拟,模拟结果与文献报道的实验结果大体相符.     

固体远地点发动机的总体设计要求

地球同步卫星内部,都装有将卫星最后送入地球同步轨道的远地点发动机(以下简称发动机).该发动机有固体火箭和液体火箭两类,目前各国地球同步卫星所使用的发动机绝大多数都是固体火箭发动机. 本文将讨论同步卫星对国体发动机的总体设计要求,其中最主要的要求是速度增量,其次是外形尺寸和对接设计、推力值和推力偏斜、质量特性、力学环境以及热真空环境等.     

美火箭公司计划做火箭低轨道试验

由民间集资独自开发用于发射低轨道卫星火箭的美国火箭公司(Amroc),预定在1987年年底进行火箭低轨道飞行试验。目前,它正和美国空军交涉使用加利福尼亚州的范登堡空军基地发射台。其火箭是采用固体燃料(聚丁二烯+橡胶)和液体氧化剂(液氧)组合而成的混合型火箭。1986年12月已借用爱德华兹空军基地进行了火箭发动机静态燃烧试验,发动机直径为1.1米,内装燃料约1360公斤,氧化剂约3630公斤。海平面推力为15200公斤,比冲     

场发射电推力器的参数选择与调控方法

场发射电推力器具有几种不同的发射模式,分别产生荷质比不同的带电液滴或带电离子,使得不同模式下推力性能差别显著。针对不同的空间应用,需要设计不同种类的场发射电推力器,使其达到相应的推力参数。为此对场发射电推力器的发射过程展开分析,确定了推力参数的调控方法。首先对场发射电推力器的基本工作原理进行了阐述,并对不同发射模式的基础物理机制进行了分析。在此基础上通过理论计算得出采用不同推进剂可达到不同发射模式这一结论,并最终得出推力器性能参数的调控方法,论证了推力性能受到推进剂种类和发射模式的影响,在离子发射模式下处于高比冲、低推力工况,而液滴发射模式下处于低比冲、高推力工况。此外推力参数还受到供给流量、外加电压等多种因素的影响。在得到推力器参数的调控方法后,设计了一种主动供给型离子液体电推力器,以离子液体EMI-BF₄作为推进剂,进行了相应的试验研究。通过改变外加电压,实现了对推力器推力性能的调控,证实了此调控方法的可行性。推力器达到的推力范围为1.6～10μN,比冲范围为154～978 s。     

微纳卫星L1点Halo轨道转移轨道设计

针对地月空间探测任务的高风险、高成本,提出了利用微纳卫星完成地月空间环境监测、未知空间探索及地月空间动力学验证的方案,从而为未来建立地月空间运输系统建立良好基础。借助地月空间三体动力学和小推力轨道设计中的直接法,设计了针对微纳卫星的低能耗地月转移方案。结果表明:微纳卫星借助火箭上面级,从GEO轨道出发飞向L1点Halo轨道,所需速度增量为1.033 km/s,转移时间为40.02 d;不借助火箭上面级,所需速度增量为1.397 5 km/s,转移时间为48.7 d。     

液体火箭发动机试验推力自动校准加载系统的研制

液体火箭发动机推力是火箭发动机关键的性能参数,在发动机研制试验过程中推力测量是十分重要的。推力校准是推力测量中一项重要的环节,而校准加载系统又是力值传递的基础。介绍了推力校准加载系统的组成、工作原理,提出了推力校准自动加载系统研制的关键技术要点,并分析了攻克要点的技术途径。经试验验证,该加载系统可对0t～100t推力进行自动校准,校准加载稳定度为0.001%,提高了推力校准的效率和准确度。     

日本M-5火箭发射失败

20 0 0年 2月 1 0日 ,日本文部省宇宙科学研究所从鹿儿岛宇宙空间观测所 ,发射了第 3枚 M-5火箭。该火箭上载有 X射线天文卫星宇宙 -E(ASTRO-E)。M-5火箭刚升空时。仿佛一切很正常 ,然而就在发射后 2 5s时 ,火箭飞出了火花 ,箭体产生了振动。 4 2 s时第 1级火箭喷嘴附近冒火 ,继而从喷嘴里喷出燃烧物 ,火箭推力下降。 55s后火箭头部抬高 ,升高超过预定高度 ,速度下降。接着从地面发出“降低头部”的指令 ,以期纠正火箭的姿势。到 75s时 ,第 2级火箭点火 ,然后第 3级火箭启动 ,但它们均未达到预定速度。不久 ,宇宙科学研究所所长松尾弘…     

固体火箭—冲压组合发动机燃烧效率的实验研究

本文研究了固冲发动机含铝推进剂的燃烧过程,为了合理组织主、次流的掺混流场,选用不同型式的火箭喷管进行试验。测量了四孔非平行进气的次流静压分布;单独主流的总、静压分布;音速单喷管等六种喷管的主次流掺混流场的速度场。 本文分析了铝颗粒完全燃烧的三条件,并结合火箭喷管型式对冲压室内掺混流场的分析,选用了具有4×φ12—15°斜喷口的多孔分流式亚音速喷管为火箭喷管,进行了燃烧效率试验。实验结果表明,冲压室燃烧效率比采用音速(或超音速)单喷管时提高30％左右。 燃烧效率试验用的装药为含铝贫氧推进剂,重量5.5—8.9公斤,工作时间14—23秒。     

低功率N_2H_4电弧加热发动机高空模拟试验系统

介绍了用于低功率肼(N2H4)电弧加热发动机(Arcjet)的高空模拟试验系统,阐述了该系统中的高空模拟真空系统、推进剂供给系统、电源调理单元(PCU,Power ControlUnit)、微推力全弹性测量装置、数据采集系统以及其它配套设施.针对低功率肼电弧加热发动机地面试验的特殊要求,重点介绍了有毒推进剂肼(N2H4)的供给、微小流量测量、微小推力测量的方法与原理,并在该套系统上进行了系统功能验证性试验.试验证明,该套系统满足低功率肼电弧加热发动机高空模拟试验要求,为推进肼电弧加热发动机的研究与工程应用提供了保障.     

我国推力最大分段式固体火箭发动机试车成功

正8月2日,由中国航天科技集团四院(以下简称四院)自主研制的我国直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机——民用航天3米2分段大型固体火箭助推发动机地面热试车圆满成功。试验的成功,进一步验证了我国大型分段式固体火箭发动机设计方案及其关键技术,标志着中国已经掌握大型固体火箭助推发动机关键技术,也表明我国新一代运载火箭固体助推技术又向前迈进了一大步。     

美高超声速火箭发动机试验获成功

<正>洛克希德·马丁公司8月11日宣布其陆军战术导弹系统(ATACMS)火箭发动机在5月的试验中成功将实验性X-51A乘波者速度推到超过4.5马赫,这一速度可以使一个超燃冲压发动机发动并产生推力。     

航天简讯

H—2运载火箭日本正在研制的 H-2运载火箭,首次发射约在1992年。它由固体助推器和低温发动机的第一、二级组成。第一级由 LE-7低温发动机组成芯级,两边各捆绑一枚固体助推器,它们提供足够的起飞推力。固体助推器工作95秒后分离,并在海上回收。LE-7发动机工作316秒。第二级延用 H-1火箭的第二级 LE-5发动机,它分两次工作,共1430～1650秒,中间加一滑行段。下表为 H-2火箭和其它运载工具的比较。表中入轨重量指进入地球同步轨道重量,单位都     

基于支板燃烧室的喷管化学非平衡效应

采用有限体积法全隐式格式和代用燃料C₁₂H₂₃的10组元13步化学反应Arrhenius有限速率模型研究煤油燃料超燃冲压发动机单边膨胀喷管(SERN, Single Expansion Ramp Nozzle)内的化学非平衡流动,通过建立支板燃烧室——喷管模型有效解决了单边膨胀喷管模型的"入口薄层"问题.计算结果表明,整个单边膨胀喷管内,流动呈现化学非平衡效应,喷管入口附近区域尤其显著;非平衡流动喷管性能明显高于冻结流动,随发动机当量混合比 ε增加,非平衡流动的喷管推力系数和升力系数相对冻结流动的百分比增量 δ不断升高,当 ε=0.8时,推力系数百分比增量 δ_CF达到9.41%,升力系数百分比增量 δ_CY达到16.39%,化学非平衡效应对煤油燃料超燃冲压发动机尾喷管性能的影响不可忽略.     

空间扫描

印度拟实施登月计划　为了在国际航天界占有一席之地 ,印度空间研究组织现正在讨论其登月计划 ,计划派遣无人驾驶飞船前往月球 ,希望最早能在 2 0 0 8年实现太空大国梦 ,成为继美苏之后的另一个有能力探测月球的国家。但目前 ,该组织的计划尚未获得印度政府的许可。比尔公司试验大推力火箭发动机　 3月 4日 ,比尔公司对代号为 BA-81 0的发动机进行了历时 2 1 s的试车。此种发动机是世界第二大液体推进发动机 ,它将被用在比尔公司正在建造的 3级大推力一次性运载火箭 BA-2的第 2级上。 BA-2火箭能分别把重 6t和 1 7t的有效载荷送入静止轨…     

法兰西之“宝”“钻石”运载火箭

在欧空局1973年决定研制“阿里安”火箭之前,法国已独立研制了“钻石”(Diamant)运载火箭。 “钻石”运载火箭由三级组成,有“钻石A”、“钻石B”和“钻石BP4”三种型号。500公里高空轨道的有效载荷分别为80、115、150千克。 “钻石A”运载火箭的发射质量为18.4吨,带有效载荷长19米,最大直径为1.4米,稳定尾翼翼展2.7米。第一级(绿宝石)发射质量为14.7吨(其中推进剂12.8吨),长10米,直径1.4米,结构材料用的是钢,采用了“Vexin”液体火箭发动机。推进剂为硝酸和松脂油,地面推力为274千牛,工作持续时间为95秒,采     

电弧加热发动机羽流电子温度的探针诊断

电弧加热发动机(Arcjet)由于其比冲远高于传统的使用化学推进剂的发动机,近年来引起了愈来愈多的关注。文章建立了一套在真空环境下利用静电探针诊断技术测量Arcjet羽流电子温度的实验装置, 并且对以氩气为工质的 Arcjet 的羽流进行了测量, 得到了羽流电子温度的轴向和径向分布情况, 以及电子温度随电弧电流和工质流量变化的趋势。实验结果表明Arcjet羽流轴线处的电子温度远大于重粒子温度。     

液体火箭发动机推力自动校准系统仿真

针对液体火箭发动机原位校准高准确度的要求,介绍了一种以伺服电机为执行部件,基于液压传动力值自动加载装置,阐述了该系统的结构和工作原理。建立系统数学模型,通过Matlab和AMEsim搭建了系统的仿真模型,在分析影响模拟推力加载准确度和稳定性的基础上,设计了模糊PID控制器。仿真结果表明:所设计的力值加载系统能够完成力值精确加载,(0~6)kN力值加载时间小于30 s,加载力的示值最大误差为±0.05%,满足校准力值加载需求。证明了在力值加载系统中引入模糊PID控制算法,可以有效补偿系统中的不确定性扰动,增强系统的鲁棒性。