低温液体推进剂增压分析与计算

运载火箭低温推进剂贮箱的增压问题极为复杂,其传热问题的研究分析又受到很大的限制.为此,根据我国上面级低温液体推进剂火箭的要求及其具体条件,推导和制定了整个飞行过程的贮箱增压计算方法、主动段—滑行段—主动段的计算公式和必需的初始数据.计算结果与国外同类试验结果规律相一致,与某型号低温推进剂火箭飞行结果相接近,证明该计算方法是可行的.     

未来的大型运载工具

概括介绍现有运载工具的技术发展水平和运载能力,对未来发展趋势作了展望,叙述了几种用于完成下一世纪飞行任务的运载工具可行方案.对一次性使用和可重复使用的运载工具的运输成本比进行计算,并绘出在低轨道飞行任务中运输成本比与累积有效载荷质量的关系曲线.大推力运载工具(HLLV)可以以约500美元/公斤的平均成本承担总共10万吨的空间发射任务.结论是,未来肯定将需要和研制出在低轨道载送乘客的第二代航天飞机和多用途的大型空间运输机.     

金属膜片贮箱推进剂消耗不平衡分析

分析了某型号推进系统金属膜片贮箱推进剂消耗不平衡问题,建立了不平衡消耗的计算模型,对地面排放试验和飞行时系统推进剂消耗不平衡量进行了计算。并通过地面试验对计算数据进行了比较。结果表明,根据系统的静态计算模型,给定影响因素偏差来确定推进剂消耗不平衡的计算方法正确、有效。     

嫦娥三号推进系统在轨推进剂耗量计算方法

嫦娥三号推进系统推进剂剩余量是探测器每次变轨前需要确认的重要数据,液体推进剂剩余量计算误差会导致对嫦娥三号探测器质量估计错误,从而导致预期目标与变轨结果发生偏差,需要对轨道进行修正,导致在轨推进剂消耗量额外增大.因此,选择合理的在轨推进剂耗量计算方法是圆满完成嫦娥三号探测器飞行任务的保障。通过比较各种推进剂剩余量测量技术的测量精度、测量可靠性及使用成熟度,同时考虑嫦娥三号推进系统的实际产品配置情况和研制试验情况,嫦娥三号探测器在轨推进剂耗量计算采用加速度计法和薄记法进行综合估算.其中,轨道机动时主要采用加速度计法进行计算,其他时段主要采用薄记法进行计算。飞行试验数据分析表明,该方法有效且精度较高,可以推广应用于空间推进系统在轨推进剂耗量计算。     

滑行段低温推进剂流动及换热特性对气枕压力的影响研究

运载火箭在飞行过程中需要进行姿态调整以满足入轨要求,贮箱内推进剂在外界干扰力的作用下将发生晃动,由此引入了诸如气液接触面积、蒸发、冷凝过程及推进剂流动变化等不确定影响因素。实际飞行过程尤其是进入滑行段的初始推进剂晃动对贮箱内气枕压力及推进剂流动行为具有重要影响。在调研国内外运载火箭末级飞行过程中低温贮箱压力及推进剂流动特性的基础上,建立仿真模型,采用流体体积函数方法(VOF)分析滑行段推进剂流动特性变化对贮箱气枕压力的影响。     

双组元统一推进系统优化改进技术进展

不断提高推进剂在轨管理效率,是应用卫星对推进系统的基本要求,也是推进系统的重要发展方向。推进剂剩余量在轨高精度测量和并联贮箱均衡排放主动控制,是提高推进剂在轨管理效率的重要技术手段。针对我国SAST-5000卫星平台双组元统一推进系统,开展了气体注入压力激励方法的关键技术攻关,并取得重要进展。研究结果表明：改良型气体注入压力激励法的推进剂剩余量在轨测量精度达到-0.68%-0.66%,并联贮箱均衡排放控制措施将被动调节的不均衡度控制在优于1.13%,主动纠偏措施还可进一步提高并联贮箱排放推进剂的同步性。     

MPT在探月中的应用方案初探

借鉴“东方红3号”卫星的推进系统组成和“SMART-1”探月器的飞行轨道,提出了2种微波等离子体推力器(MPT)应用于月球探测器的推进系统方案(即复合推进方案和统一推进方案),分析计算了MPT用于姿态控制时对推进剂耗量的影响及用于主推进变轨时推进剂耗量和飞行时间的变化,并讨论了MPT的电源系统带来的附加质量。结果表明,在付出一定飞行时间代价的条件下,MPT的引入将大大增加有效载荷质量。     

水平起飞单级与双级入轨空天飞机比较

未来的空间活动将需要使用比现有的运载工具更经济和更可靠的空间运输系统。装有吸气式发动机、水平起飞的空天飞机能够完成多种飞行任务,是欧美正在积极研制的一种系统。本文根据飞行任务对技术的要求及目前的技术基础情况对单级入轨和双级入轨两种空间运输系统进行了较全面的对比。     

大气层内高超声速机动飞行器液体推进剂管理

为满足大气层内高超声速机动飞行器对液体推进剂管理提出的新要求，在分析常规和高超声速机动飞行特点的基础上，讨论了重力场中推进剂的连续输送和位移控制等特点，并分析了美国高超声速飞行器X-34的液体推进剂管理实例。研究结果认为，推进剂箱隔舱化是一种可行的管理模式，但仅适于一次启动的机动飞行。对多次启动的循环机动飞行中的推进剂管理，仍需继续进行研究。     

待发式运载工具推进方式的评价

未来的地球—轨道运载工具应能在作出决定后的几小时、甚至几分钟内发射.这种运载工具的研究工作已经开始.在第一阶段的研究中,设计出了11种能将2.27t载荷送入极轨道的运载工具,并验证了设计参数的变化(增加轨道机动飞行动作、增加载荷重量等).根据第一阶段研究结果,第二阶段的设计工作选择了两种方案,即垂直起飞的两级系统和水平起飞的两级系统.给出了几种推进方式的评估结果,包括起飞时的推重比效果、水平起飞的双燃料推进方案和使用氟的效果等.     

载人小行星探测飞行模式研究

小行星是载人深空探测的重要可选目的地之一,其丰富的探测与利用价值近年来备受各国的广泛关注。分析了载人小行星探测的任务特点,开展了近地组装发射、日地L2点停泊、地月平动点停泊的载人小行星探测飞行模式研究。载人小行星探测任务可选目标星多、任务周期长、飞行距离远,选择具有较好适应性的飞行模式是任务实施的先决条件。文章对不同飞行模式下的速度增量、任务时间、飞行器系统规模和推进剂选择进行了分析,最后进行了最优飞行模式选择。     

运载器羟铵硝酸基单组元推进剂评估

由于航天飞行的费用不断增长,且需要进一步提高运载器性能并减少对环境的危害,这些促使考虑改变火箭设计和推进剂选择的标准。以往推进剂的性能优劣仅取决于比冲和密度,现在对环境安全无害及可操作性与费用也是关键因素。目前对这些因素的重视使政府和商业发射商对使用HAN(羟铵硝酸)基液体推进剂作为简单、安全、可靠和高性能的单组元推进系统用推进剂更加感兴趣。     

推进剂管路内负压形成机理研究

嫦娥三号着陆器推进系统正样产品在测试过程中,轨控推进剂管路出现了一段时间的负压现象,为查找负压出现的原因,推进系统采用故障树分析方法对推进剂管路内负压形成机理进行了研究,并基于故障树分析结论,进行了单机级、系统级的多项专项验证试验,通过试验研究最终确认了推进剂管路内负压形成机理,该现象是由于嫦娥三号着陆器推进系统检漏时采用纯氦气工质,检漏结束后常压氦气长期存储在推进剂管路内,由于管路内纯氦气浓度远高于外界空气,存在氦气分子通过断流阀微通道缓慢扩散出去现象,随着扩散量的不断下降积累,导致推进剂管路内压力逐步减小,产生了负压。该现象与分子扩散理论的机理和规律相符,为系统正常固有现象,对飞行试验无影响。     

固体火箭发动机药柱主动段飞行时应力应变分析

为了探讨固体火箭发动机药柱主动段飞行时的形变、应力和应变变化规律,以星形药型发动机为例,采用三维粘弹性有限元法,根据推进剂药柱的燃烧规律,通过计算发动机药柱在整个工作过程中不同烧蚀情况下各构成部分的结构响应,得到了主动段飞行时发动机药柱在不同环境温度、燃气内压与轴向过载联合作用下位移、应力和应变场随时间的变化规律。结果表明,低温点火发射时,内压增压至峰值时为发动机最危险时刻。     

民兵III和MX导弹弹头母舱内的贮箱

在民兵Ⅲ和MX洲际导弹分导式多弹头的母舱中,推进剂贮箱是一个很重要的组件。贮箱的功能是:在导弹贮存时存放推进剂;在导弹飞行时根据指令向发动机供应推进剂。贮箱在设计上应能满足末助推推进系统在高空工作多次的要求,还应该在加注推进剂情况下达到长期贮存所提出的可靠性指标(不低于0.99)。这种贮箱的研制周期较长,成本较高,技术上的风险也较大。     

液体运载火箭推进剂剩余控制

论述液体推进剂剩余对运载火箭性能的影响。讨论推进剂剩余的控制方法。介绍两种型式的推进剂利用系统。     

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H系列火箭低温级的研制

目前航天推进系统所用的推进剂中,液氧和液氢推进剂组合的性能最高。因此,为了提高运载能力,目前很多运载火箭都有一级使用液氧/液氢作为推进剂。日本宇宙开发事业团(NASDA)从1972年开始进行液氧/液氢推进系统的研究工作。1986年,H-1火箭的首次飞行获得成功。该火箭的第二级采用了液氧/液氢推进系统,到1992年2月计划结束为止,9次发射全部获得成功。     

航天飞机导航、制导控制系统分析

一、前言航天飞机是空间站,宇航器、卫星(包括各种科学试验、对地测量和通讯等卫星)及宇宙科学试验器等有效的运载工具。航天飞机一次飞行时间比弹道式导弹及卫星等运载火箭的飞行时间要长得多,并且在飞行过程中要求实时知道运载器的飞行参数,因此,航天飞机需要工作时间长的导航、制导系统。航天飞机的飞行一般具有运载火箭飞行的特点,因此要求有轨道飞行段校准控制。     

Shuttle-C可以简化空间站的发射

不载人的货运型Shuttle-C方案正在赢得人们越来越多的支持,它将成为NASA近期可用的一种大型运载工具。 Shuttle-C之所以能够列入候选方案主要是因为:一、固体推进剂短缺,由于美国仅有的两家生产高氯酸氨氧化剂的工厂有一家于1988年5月4日发生爆炸,造成固体推进剂严重短缺;二、空间站的发射及总装令人担