增材制造技术在液体火箭发动机应用述评

美国普惠洛克达因公司、NASA、太空探索技术公司(Space X)、蓝色起源公司、Rocket Lab公司、空客防务与航天公司及西安航天发动机有限公司等国内外航天企业和科研机构将增材制造技术广泛应用于液体火箭发动机,对其产品、成形工艺、技术路线及发展趋势做了较详尽的介绍。分析了国外增材制造液体火箭发动机关键零部件工程应用和发展思路对我国的启示,并提出了展望。     

NASA对3D打印的火箭发动机燃烧室进行点火试验

正NASA官网报道,NASA正在"低成本上面级发动机"项目下推动增材制造技术的发展,利用增材制造技术大幅降低火箭发动机制造的周期和成本。近期,NASA在马歇尔航天飞行中心成功对3D打印的火箭发动机燃烧室进行了一系列点火试验。上述燃烧室是由铜合金内壁和镍合金外壁两部分组成。此前,马歇尔航天飞行中心已经利用选择     

激光快速成形技术在液体动力领域的应用前景

随着液体火箭发动机性能的不断提高,发动机核心构件呈现复杂、薄壁、多功能、整体化和轻质化等新特征,为发动机的研制与生产带来挑战,急需开展新工艺、新技术的研究来满足发动机的制造需求。激光快速成形技术是近年来迅速发展起来的一种新工艺,该技术使用激光作为热源,将金属粉逐层熔化,可直接制备出形状复杂、尺寸精度高、组织结构致密、性能稳定的金属构件,在液体动力产品制造上具有独特应用优势。介绍了激光快速成形技术的原理及分类,综述了其国内外研究现状及发展趋势,分析了该技术在液体火箭发动机上的应用优势,并阐述了其在液体火箭发动机上的应用前景。     

液体火箭发动机制造技术发展现状

以欧洲阿里安系列火箭为例,介绍了发动机的制造技术发展情况,详细论述了推力室及涡轮泵的几大部件所采取的工艺技术,通过对液体火箭发动机制造技术现状的分析,说明了制造技术的发展不仅为发动机采用新结构、新材料创造了条件,而且还促进了发动机性能的提高。     

液体火箭发动机替代固体捆绑式火箭发动机助推器研究

本文将讨论应用简单的挤压式液体火箭发动机助推器替代现有固体捆绑火箭发动机的可能性,并且探讨如何制造同固体火箭发动机相同经济效益的火箭发动机,而不出现固体火箭发动机的安全和操作缺限。固体火箭发动机经济效益好并被广泛使用。但是它表现出明显的安全和操作缺限,用现有经费模型探讨固体火箭发动机的经济效益,并说明其原因。为此促使我们比较分析简单的挤压液体火箭发动机级,此液体火箭发动机级采用固体火箭发动机有相同经济效益的烧蚀冷却液体火箭发动机。本研究所选择的液体推进剂是过氧化氢和煤油,它具有可与固体火箭发动机相竞争的经济和性能特性。研究表明没有实际的液体推进剂组合可以获得固体火箭发动机那样的的密度比冲,应用过氧化氢和煤油的液体火箭系统是现有或未来运载火箭增加推力的一种经济的方案。     

一种基于聚类分析的液体火箭发动机稳态过程故障诊断方法

液体火箭发动机故障诊断技术是提高液体火箭可靠性的重要手段,基于数据分析的发动机故障诊断方法是其未来重要发展方向。本文通过分析液体火箭发动机稳态过程仿真数据,提出了一种使用发动机稳态过程正常状况/故障状况数据类来实施故障诊断的方法。利用液体火箭发动机稳态过程正常状况/故障状况的仿真数据,对这一方法的正确性进行了初步分析。仿真分析结果表明,这一方法有效实用,其故障诊断效果取决于所使用的发动机正常状况/故障状况数据类的完备程度与数据质量。本文研究为液体火箭发动机稳态过程故障诊断提供了新途径,对推动液体火箭发动机故障诊断技术发展具有一定意义。     

液体火箭发动机健康监控技术研究现状

液体火箭发动机健康监控技术是改进和提高运载火箭、航天器可靠性与安全性的核心技术之一,对其进行研究具有重要的学术价值和工程应用价值。液体火箭发动机健康监控技术的研究主要包括液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法、液体火箭发动机健康监控系统两方面。该文介绍了基于模型驱动的方法、基于数据驱动的方法和基于人工智能的方法,阐明了液体火箭发动机故障检测与诊断理论方法的研究现状,通过对美国液体火箭发动机典型健康监控系统的介绍,阐明了液体火箭发动机健康监控系统研究的若干进展及现状,并对液体火箭推进系统健康监控技术的演变趋势作了简要评述。     

液体火箭发动机工艺与过程关键特性研究

介绍了确定液体火箭发动机制造工艺和过程关键特性的方法。运用FMECA法分析和研究了液体火箭二级发动机设计关键特性、工艺关键特性和过程关键特性,识别出三类关键特性242项,在此基础上总结出了液体火箭发动机工艺关键特性与过程关键特性判别准则,即策划与甄别准则。该准则可有效推进液体火箭发动机的精细化管理,为发动机成熟度进一步提升打下了基础。     

可重复使用液体火箭发动机智能减损控制技术

液体火箭发动机减损控制技术是一门横跨控制理论与技术、材料科学、液体火箭发动机技术等领域的新兴交叉技术，是工程上实现液体火箭发动机健康监控系统故障控制功能的核心技术之一。文中主要评述了可重复使用液体火箭发动机智能减损控制技术研究进展，分析了减损控制技术与导弹延寿技术之间的区别，指明了存在的主要技术问题和今后的发展趋势。     

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...     

下一代运载火箭将采用固液混合助推器

目前美国正在开发研制下一代运载火箭用的捆绑式固液混合助推器,以提供送入低地轨道更大范围的有效载荷能力(9～22.68t)。据称,固液混合火箭发动机将能解决使用固体发动机所面临的制造、操作方面的许多安全和环境问题。液氧/HTPB混合火箭发动机的比冲(I)基本上与液体发动机的相等,但超过在相同设计条件下所有固体火箭发动机的比冲。美国火箭公司研制固液混合发动机的经验表明,与固体或液体发动机如此,混合发动机的生产成本可降低30％,研制成本降低50％。     

三维模型质量检查系统的研究与实践

随着MBD技术的应用,三维模型成为产品信息表达的唯一源头、设计制造信息传递的唯一载体、生产制造的唯一依据,其质量日益重要。针对液体火箭发动机三维模型质量人工检查存在的问题,依据发动机设计、工艺、制造规范以及CAD/CAM数据质量检查方面的标准,研究并开发了三维模型质量检查系统,并在液体火箭发动机研制过程中进行了应用,实现了三维模型质量的高效、快速检查,减少由于三维模型质量问题引起的设计反复,促进了发动机三维模型设计质量的提升,确保三维模型满足后续智能制造要求,缩短产品的研制周期。     

俄罗斯氧化剂液膜冷却液体火箭发动机在喷气公司进行了热试车

美国喷气公司成功地进行了推力为400N 的 LTRE400N 液体火箭发动机的热试车工作。该液体火箭发动机的价格仅为西方国家生产的同等推力液体火箭发动机价格的10%。LTRE400N 液体火箭发动机是俄罗斯研制的,且其燃烧室采用氧化剂(N_2O_4)进行液膜冷却。这种方法在西方国家的液体火箭发动机上未使用过,他们只是用燃料来冷却燃     

"联盟-2"火箭发动机成功通过试验

俄罗斯化学自动化设计局研制的改进型“联盟-2”运载火箭“罗斯”火箭发动机成功通过试验。据俄新社报道,采用新型发动机能使“联盟-2”运载火箭载重量增加15%,并能大大降低火箭煤油和液态氧的消耗量。另外,“罗斯”火箭发动机在2005年即可批量生产。     

贝叶斯分类器在液体火箭发动机故障诊断中的应用

研究数据挖掘技术在火箭发动机故障诊断中的应用,利用两种典型的贝叶斯分类器——朴素贝叶斯分类器和TAN分类器对液体火箭发动机故障进行分类,对某型号液体火箭发动机的试车数据和仿真数据进行了故障诊断,结果和实际试车情况相符,从而验证了贝叶斯分类器可以应用于液体火箭发动机故障诊断。     

液体火箭发动机设计过程计算机化基础研究

在液体火箭发动机的设计过程中应用计算机辅助设计(CAD)技术,是一个全新的研究课题,本文简要地概述了 CAD 技术、应用及国内外 CAD 技术的动态和发展趋势,然后结合我所的现状提出了实现液体火箭发动机的设计过程计算机化的具体措施与建立液体火箭发动机 CAD 专家咨询系统的一些规划和设想。     

液体火箭发动机循环系统选择

未来航天运输任务要使用不仅性能好而且成本低、可靠性高、安全性好的液体火箭发动机。这就要求对液体火箭发动机的动力循环系统进行研究和选择。从世界范围看,现已定型的液体火箭发动机使用了三种循环,即燃气发生器循环、膨胀循环和分级燃烧循环。本文扼要地介绍了这三种动力循环,分析了它们的优缺点以及应用情况。     

我国航天发展需要更强“动力”——专访液体火箭发动机专家张贵田院士

正张贵田,中国工程院院士,国际宇航科学院院士,液体火箭发动机专家,我国液体火箭发动机技术的主要开拓者和技术带头人之一。40多年来,张院士一直从事液体火箭发动机的研究和设计工作,在国内率先提出用液相分区方法解决发动机不稳定燃烧的难题;主持研制成功的高空发动机、双组元微型发动机均填补了国内空白。张贵田院士曾先后担任了多种战略导弹和"长征"系列运载火箭发     

火箭推进

《火箭推进》创刊于1975年,双月刊,公开发行。由中国航天科技集团有限公司主管,航天推进技术研究院主办,液体火箭发动机技术重点实验室承办。《火箭推进》作为国内外唯一以“液体动力”为主题的专业性学术期刊,以推广空天动力领域最新研究成果与技术应用,促进学术交流,引领行业发展,推动相关领域科技进步为办刊宗旨。面向国内外征集火箭发动机、吸气式发动机、组合动力、核推进、电推进、新概念发动机等领域及相关材料、制造、测量、控制、仿真、人工智能等学科的学术或技术论文。     

液体火箭发动机智能故障诊断的研究现状

综述了液体火箭发动机的故障模式，总结了液体火箭发动机故障诊断技术的最新成果，包括基于物理模型、信号分析和人工智能的故障诊断方法；将不同故障诊断方法的应用进展及其诊断效果进行了对比分析；并对液体火箭发动机故障诊断方法的发展趋势进行了展望。