SSME标准型主燃烧室设计方案

NASA 的马歇尔航天飞行中心正着手研制一种标准型先进主燃烧室(AMCC)。先进主燃烧室设计方案是将材料、加工、压力、高温、质量以及设计等因素集于一体的设计方案。将先进主燃烧室方案加以修改以满足铸造工艺要求。先进主燃烧室的夹层、进口/出口歧管、进口/出口端冷却剂流动分离器、支架、作动器以及发动机控制器安装架等部件都将采用铸件。先进主燃烧室的一部分铸件外形设计应以满足夹层结构衬套成形方法为前提。用真空等离子喷射衬套的方法现正在进行研究。一九九四年,先进主燃烧室将在航天飞机主发动机技术试验台上进行热试,该试验台是马歇尔航天飞行中心先进发动机的试验装置。     

液氧/液氢高压膨胀循环发动机初步试验

膨胀循环具有很好的性能和很高的可靠性,这一点已由普拉特·惠特尼公司的“半人马座”上面级推进系统RL10发动机证实,但是这种循环对燃烧室压力增加和推力增加都有限制作用,因为它仅仅利用了燃料在冷却燃烧室和喷管延伸段时吸收的热能,来推进燃料和氧化剂涡轮泵.建议采用具有内部热交换器的先进方案燃烧室,这种热交换器可以收集许多燃烧热量.叙述使用内部热交换器的高压膨胀循环发动机的主要性能,并给出了这种发动机的初步试验结果.热交换器中的平均热通量是Bartz相关计算值的70%.燃烧性能不会因装了内部热交换器而受到严重影响.     

独特的双燃料/双膨胀可重复使用火箭发动机

为可重复使用运载器(RLV)设计的双燃料/双膨胀火箭发动机在过去的十几年中表现出色。其高密度推进剂丙烷和液氢燃料使发动机干质量大大减轻,加之尺寸小、质量轻及独特的燃烧室/喷管几何形状和涡轮泵组件使干质量进一步大幅度降低。该发动机的其它设计特征也使其研制,操作费用减至最少。     

未来运载器液体火箭发动机推力室技术研究

Astrium的航天基础技术分部(SI)正在研究下一代部分可重复使用和可重复使用液体火箭发动机的相关技术.本文总结了对以下主推力室组件所进行的技术研究工作喷注器、主燃烧室、喷管延伸段.对于高性能分级燃烧循环发动机,先进喷注器的研究重点是气态推进剂的喷注.已经为Astrium的燃烧室设计了能够喷注液氧、冷却剂氢和预燃室热气体的喷注器.另一项工作是低成本喷注器方案研究,使单喷嘴的质量流量为标准喷嘴的四倍.对于主燃烧室,可以预见的可用技术是提高可重复使用推进系统中推力室的寿命.本文研究了一种弹性内衬和一种先进热防护壳体.文中给出了这两项技术的缩尺燃烧室试验结果.另一项主要工作是增加先进高性能胀膨循环发动机燃烧室壁的热传导.本文汇总了不同结构的缩尺燃烧室试验结果.对于喷管延伸段,研究重点是陶瓷基复合材料喷管延伸段,最近对缩尺试验件进行了试验,将燃烧室试验压力提高到8MPa.对于未来的高面积比方案(HARC),最近正在设计一种热量测量喷管延伸段,用于测量在满流和分离流状态下的热传导.     

登月舱用深度变推下降级发动机系统方案研究

在我国的载人登月技术方案中,为实现软着陆,登月舱需要一种大推力、高性能、多次起动,能够大范围变推力的泵压式发动机.通过研究国外登月用下降级发动机技术发展现状和趋势,基于我国氢氧发动机和低温推进剂空间贮存水平,进行了深度变推发动机的系统方案研究;通过分析比对燃气发生器循环和膨胀循环系统优缺点,确定发动机系统方案为涡轮串联闭式膨胀循环;采用空间可长时间贮存的液氧/甲烷推进剂组合,可满足任务周期要求;根据推力深度调节时对各组合件性能要求,确定喷注器燃烧稳定技术和燃烧室身部传热技术是深度变推发动机研制的核心关键技术.     

84英寸推进剂药筒与药柱 第一卷 技术讨论

1.0 绪言先进洲际导弹的设计要求使用比现用导弹系统发动机性能更高的固体火箭发动机。这些高性能的发动机将(1)采用高固体含量的先进推进剂,(2)有较高的火焰温度和(3)在相当高的燃烧室压力下工作。因此,先进发动机的喷管和推力向量控制部件所面临的环境将远比现有系统要恶劣得多。为了正确地评价这些先进设计的性能,必须对这些部件在相当苛刻的工作条件下进行大量的鉴定试验,以便模拟实际应用的情况。为此,空军火箭推进实验室(AFRPL)终于研制了     

10吨级高性能膨胀循环发动机的设计研究

本文讨论了10吨级高性能膨胀循环发动机的设计研究,采用的室压超出了目前的钢管极限,以便在给定的钟形喷管设计和发动机长度下改善发动机的比冲性能。发动机的基础推力为100kN,可扩展到150kN。发动机最大长度2.4m,最大质量275kg,最小比冲为4512.6m/s。结果发现采用现有技术或稍加改进就可以实现100kN 的发动机,而150kN 的增强型发动机则需要能提高推进剂热性能的新燃烧室技术.为达到这一目的,Dasa正在实施先进的膨胀燃烧室技术计划。采用可延伸喷管可得到大约68.7m/s 的比冲增量,但以增加重量为代价。对阿里安5增强型低温上面级发动机,要求发动机推力150kN,调节能力为30%。本研究以此作为推力室性能优化的基础,并提前设计了这一新型欧洲上面级发动机。     

RD-170,一种不同的运载火箭推进方法

60年代,美国和前苏联在发展运载火箭推进技术方面各自走了两条不同的道路。美国集中发展低性能的燃气发生器循环火箭发动机。这种发动机技术问题少,易于研制;而前苏联则采用富氧涡轮驱动气体的高性能分级燃烧循环发动机。RD-170吸取了前苏联三十多年进行分级燃烧循环的研制经验。本文将简要介绍从 RD-253(1965年首次使用的高压分级燃烧循环发动机)到 RD-170高压涡轮泵燃烧室设计方面的发展。文中还将介绍 RD-170的工作特性,可操作性及在制造,试验和装配过程中的质量控制方法。此外,还要介绍健康诊断监控和寿命预测系统。     

先进的液氧涡轮泵的设计与开发

先进的液氧(简称ALO)涡轮泵,用于推力为222.4kN的上面级膨胀循环发动机,它的结构尺寸和性能特征是由Pratt-Whitney公司制定的,以支持整体高收益的火箭推进技术项目(简称IHPRPT)。ALO涡轮泵是由俄罗斯的Voronezh化学自动化设计局(简称CADB)设计的,该设计局是Pratt-Whitney公司的合作伙伴。ALO涡轮泵是一种为上面级液体火箭发动机设计的高性能、低成本、高可靠性的涡轮装置,所提供液氧的流量为99Ib/s(45kg/s),压力为1800psi(121bar)。该涡轮泵与泵前的增压泵一起联合使用。按预先设想,ALO涡轮泵先进之处不仅包括高可靠性和低制造成本,而且其设计和开发费用也被压缩至最低限度。设计、制造和零件的标准测试是在一个较短的周期内(大约1.5年)完成的,花费了少量的元器件和原材料。这可能部分归功于CADB对以前相似涡轮泵充分的研究。     

三叉戟Ⅰ(C_4)导弹第三级的高性能 PRD—49—Ⅲ纤维缠绕燃烧室的研制

洛克希德导弹空间公司计划采用杜邦公司的低密度、高强度、高模量PRD——49——Ⅲ纤维,研制一种三叉戟Ⅰ(C_4)导弹第三级所需的高性能纤维缠绕燃烧室,计划分三步进行:(1)确定材料的基本性能的特性数据;(2)用小尺寸的燃烧室试验来评定设计和制造设想;(3)用全尺寸壳体的爆破和结构试验来验证和确定设计与制造技术。本文提供了材料的基本性能以及小尺寸和全尺寸壳体的数据,数据证实了PRD—49—Ⅲ纤维燃烧室要比S—901玻璃纤维燃烧室轻35%,且复合材料的环向模量增加70%。     

休斯公司研制磁致冷器

休斯飞机公司正在研制一种用于天基红外探测器和信号处理器的磁致冷器,其致冷温度低于通常采用的封闭式气体循环致冷器。磁致冷器利用磁致热效应将磁性材料交替磁化和去磁来改变温度,而常规封闭式气体循环致冷器是通过气体反复膨胀和压缩来产生低温的。 休斯公司光电和数据系统部已与美国空军空间动力实验室签订了一项价值490万美元的合同,来为战略防御计划局(SDIO)试验2台先进的磁致冷器。根据合同,休斯公司将对其在过去两年中研制的一台磁致冷器作进一步的测试和鉴定。休斯公司还将综合应用封闭式致冷器和磁致冷技术,设计和制造一种混合式致冷系统。     

全复合材料宇航发动机可行性验证

1982年11月,空军火箭推进实验室成功地进行了由若干先进的部件组成的发动机的高空模拟点火试验,从而完成了全复合材料固体火箭宇航发动机可行性的验证。这次试验使法国欧洲推进公司与美国联合工艺公司化学系统分公司分工合作为期三年的研制工作达到高潮。发动机接近于全复合材料结构,金属部件几乎完全消除,证实了全复合材料发动机的可行性。经过验证的先进部件有:1)凯夫拉—环氧树脂燃烧室的复合材料极性接头;2)轻质的燃烧室绝热层;3)适用于头部满装药且安装在喷管上提供飞行用的环形点火器;4)高性能的 HTPB/HMX 先进宇航发动机推进剂;5)具有无支撑整体喷喉和入口段,以及能直接适应推力向量控制作动器载荷(在未来试验中)的薄壁出口锥的特轻喷管;6)连接出口锥与整体喷喉和入口段的套装式出口接头。     

液氧煤油补燃发动机喷注器高频燃烧不稳定性的试验研究

针对液氧煤油高压补燃循环发动机高频燃烧不稳定性这一突出问题,建立了喷注单元的低压高频燃烧不稳定性模拟试验系统,使用气气推进剂。利用相似准则设计了缩比燃烧室,研究了全尺寸气液同轴式喷注器的结构尺寸和工作参数对燃烧稳定性的影响。结果表明,激发高频燃烧不稳定性时火焰变短,燃烧室压力出现大幅振荡并伴随啸叫;喷注器缩进室长度对燃烧稳定性裕量有很大影响并存在相对最佳值。试验结果可以指导发动机燃烧室的燃烧稳定性设计和评估,在发动机研制初期筛选燃烧稳定性相对最好的喷注器结构。     

前言

弹道导弹、运载火箭控制系统和测试发控系统的研究、设计、试验是十二所的主要任务。多年来,在各级领导的指导、支持、帮助下,和各兄弟单位大力协同下,我们完成了多个不同战术技术指标的导弹和运载火箭控制系统的研制任务。实弹(箭)发射的落点偏差(人轨精度)都能满足研制技术任务书的要求。1990年4月发射“亚洲一号”卫星,人     

径流式涡轮在膨胀循环发动机氢涡轮泵中的应用

为满足膨胀循环液体火箭发动机高性能和高可靠的研制要求,在氢涡轮泵方案的选择上采用了径流式氢涡轮方案。通过一维热力和三维结构设计,初步验证了径流式氢涡轮应用可行性。借助于CFD分析软件,完成了该涡轮设计工况全三维粘性数值模拟,证明性能满足指标要求。通过强度优化设计和轴向力平衡两方面研究,突破了涡轮泵应用的两大技术难点。结合该涡轮介质试验及发动机热试车考核情况,得出径流式涡轮能够应用于膨胀循环发动机氢涡轮泵的结论。     

EA-18G飞机将装备新的接收机

2004年7月Lockheed Martin公司宣布已成功地完成了先进Hawkeye(AHE)雷达的初步设计审查(PDR)。由Lockheed Martin公司牵头的研制小组负责Hawkeye预警机新一代雷达的设计和研制，为此该公司于2003年8月从Northrop Grumman主承包商那里得到价值4.135亿美元的合同着手系统研制和演示(SDD)。新的AHE雷达所占空间与Lockheed Martin公司生产的、     

氢/氧燃烧室的传热特性

再生冷却火箭燃烧室传热特性的预估是高性能火箭发动机设计工作中最重要和最富挑战的任务之一.当发动机要求多次使用和几小时的寿命时,这项工作就显得更有意义。这篇报告总结了 DASA 从那时起直到现在根据他们燃烧室研制计划中得到的有用的数据对热流预估程序进行的不断改进和验证。DASA 传热预估程序现在很适合于室压3～20MPa,推力50～1000kN 的液氢液氧燃烧室的设计。不过,在重复使用运载器的领域及一般趋向于更经济的空间运载器系统设计的新方案中将要求寿命预估更可靠,因此,也需进一步改进传热预估。     

使用甲醇燃料的低成本液体火箭推进技术

结焦是当前烃冷却火箭发动机存在的主要问题,这就可能限制了它的工作范围和性能。甲醇(CH_3OH)能够吸热分解,在催化剂作用下变成一氧化碳和氢,并在催化过程中吸收大量的热量。在温度变化一定的情况下,甲醇吸收的焓值比氢要多,因此甲醇是一种很好的冷却剂。此外,由于甲醇密度比氢大,用来作为驱动涡轮的气体焓值高,因而在只要求用少量的氢作为驱动能源时,甲醇就有可能用于高压、低成本膨胀循环发动机。从地面的操作过程和排气产物上看,这种火箭发动机还具有环境清洁及安全的其它优点。甲醇燃料火箭发动机能够使用烃类燃料发动机的试验设备。另外,要求研制成本低、性能适中的甲醇燃料火箭发动机与烃类燃料发动机一样,技术并不难。采用这种推进技术对于未来运载器的寿命循环成本、可靠性和安全性有较大改进。开拓者宇航公司(pioneer astronautics)近来出资进行了预先推进系统研究,以检验未来探空火箭、上面级、常规运载火箭可能使用的挤压式循环、膨胀循环和发生器循环液氧/甲醇火箭发动机。作为这项研究的一部分,开拓者宇航公司凭借丰富的经验,为现有的先进火箭研制甲醇燃料发动机,以评价这些发动机系统方案的可行性。本文讨论这种发动机的优点以及研究成果。     

“海猫”舰空导弹武器系统

概况 “海猫”是美国肖特兄弟有限公司为皇家海军研制的近程舰空导弹武器系统,用以攻击超音速和亚音速固定翼飞机和直升机.其基本设计思想是,力求使整个武器系统结构简单、成本低廉,又能完成防低空任务,而不追求当时盛行的要求技术先进、结构复杂、     

某型膨胀循环发动机高空模拟试验方案研究

某型膨胀循环发动机在研制初期基于环境压力可能对膨胀循环发动机起动加速性有较大影响的考虑,采用了全程主动引射高空模拟试验方案,试验结果显示环境压力对发动机起动加速性的影响较小。发动机室压和喷管面积比是影响引射方式的主要参数,该型膨胀循环发动机与采用被动引射的某型燃气发生器循环发动机参数相当,这为该型膨胀循环发动机采用被动引射提供了可能,并对膨胀循环发动机采用被动引射高空模拟试验方案的可行性进行仿真研究。