可重复使用火箭发动机涡轮泵的关键技术

近来,有关空间运输与研究可重复使用火箭各种需求的增加,世界各国正致力于降低费用与提高可靠性的工作。在美国,研制可重复使用火箭“冒险号”以替代航天飞机,其二分之一缩尺模型“X-33”计划1999年进行第一次飞行。在日本,计划研制可重复使用火箭(RLV)的主要依据是建立在 H-2A 火箭技术之上,在研制空天飞机型 RLV 前,先研制 HOPE-X。计划研制的可重复使用火箭发动机是采用液氢/液氧、推力980.665～1961.33kN,并具有调节能力的发动机。发动机(包括液氢/液氧涡轮泵)的其他要求是工作寿命长,可靠性高。本文就可重复使用涡轮泵提出了一些关键技术。     

美国人马座氢氧火箭增压系统

液氢、液氧推进剂是目前已经应用的化学推进剂中能量最高的推进剂。采用液氢、液氧推进剂的氢氧火箭的比冲要比采用常规推进剂的火箭(简称常规火箭)高40％以上。例如,大力神Ⅱ火箭采用常规推进剂混肼50和四氧化二氮,其第二级火箭的比冲在常规火箭中是较高的,为310秒;而人马座氢氧火箭的比冲可达到447秒,航天飞机所用氢氧火     

液氢的蒸发损失和贮运容器的绝热

液氢液氧是目前能获得最大比推力的一组液体火箭推进剂。液氢作为火箭推进剂已日益得到普遍使用,因此,研制大型的液氢贮运设备就成为亟待解决的一项课题。液氢的温度很低(—253℃),容积气化热小(气化单位容积液氢的气化热是液氧的1/7.6,是液氮的1/4.9),为了减少蒸发损失,要     

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。     

单级入轨火箭的混合推进系统

目前,许多单级入轨火箭作为一种可能降低向低地轨道发射有效载荷成本的运载手段,正在进行配制方面的鉴定分析.NASA 已设计出一种可操作的,使用液氧/媒油/液氢三组元发动机作为单级入轨火箭的方案.Thiokol 对这种使用捆绑式混合推进系统来增加轨道有效载荷能力的运载火箭进行了评估.NASA 将这种先驱火箭作为一种方案对单级入轨火箭的技术进行了论证。这种火箭称为 X-2000。它的主要推进系统使用液氧/煤油和液氧/液氢两种发动机,Thiokol 通过用混合发动机替代液氧/煤油发动机对主推进系统进行了新的探讨。它采用的混合技术在马歇尔航天中心(MSFC)正在进行验证。因此,混合推进系统是一种有效 SSTO 的推进系统.     

氢爆炸事故十四例

液氢作为火箭推进剂的燃料,在国际上早被广泛使用。美国航天飞机为主发动机提供动力的推进剂就是54m~3液氢和145m~3液氧。我国从60年代开始研制和使用液氢液氧发动机,长征三号运载火箭的第三级就使用了这种高能低温液氢液氧火箭发动机。氢的易燃易爆特性是其安全使用最主要的危险。国内外在其生产、贮存、使用、发射等过程中,都曾     

日本H-1火箭研制现状

H-1是日本1985～1995年主要使用的运载火箭,目前正在进行研制。这种火箭具有发射500公斤以上同步定点卫星的能力。第二级采用液氧、液氢推进系统和惯性制导方式。就火箭布局来说,考虑了数种方案。1977年进行方案设计、搜集资料并对各候选火箭进行比较,同时对火箭各分系统明确地提出了基本要求。根据上述研究结果,宇宙开发委员会预计在1978年上半年,选定一种候选火箭方案。主要研究项目——液氧·液氢推进系统、惯性制导装置和固体火箭发动机等,航空宇宙技术研究所及东京大学宇宙航空研究所正在联合进行研制。对于液氧·液氢发动机,正在进     

我国液体火箭发动机发展之路——专访液体火箭发动机专家朱森元院士

<正>朱森元,中国科学院院士。朱院士长期致力于液体火箭发动机的理论研究和研制工作,主持完成了液体火箭发动机冷却剂超临界传热计算方法和沸腾换热临界热流计算方法的研究,是我国液氢液氧火箭发动机技术的主要开拓者之一。朱院士在高科技航天领域大型运载火箭和天地往返运输系统的概念研究、火箭发动机及大型     

新型能源号-M火箭

苏联近期展出了其新型能源号-M火箭。该火箭比标准能源号火箭小,它捆绑两个助推器(图1),火箭的芯级主发动机也小,且只有一台液氢液氧主发动机(图2)。能源号-M火箭的运载能力为40吨。标准能源号火箭可捆绑2～8个助推器,其芯级有4台主发动机(图3)。运载能力为65～200吨。     

运载火箭脐带自动脱落连接器技术进展

运载火箭脐带自动脱落连接器技术进展符锡理现代运载火箭和航天飞行器在发射准备过程中与地面设备间的电、气、液管线联系十分复杂，这些管线统称为脐带。某些管线脐带要一直工作到火箭起飞前，甚至火箭离开发射台后才从箭上脱落。例如以液氢液氧作为推进剂的运载火箭，在...     

液氢推进剂的着火爆轰危险性

氢和空气混合物的可燃浓度范围宽,点火能量低,在适当条件下可发生爆轰,因此,贮存、加注、处理液氢存在一定危险性。美国在火箭技术中大量使用液氢推进剂期间,     

发动机试验液氢流量测量不确定度评定

针对某型号液体火箭发动机试验,介绍了液氢低温流量测量系统组成及原理。根据液氢质量流量测量数学模型,分析影响液氢流量测量不确定度的主要压力对贮箱容积的影响因素,依据不确定度评定相关标准和方法,对各种影响因素进行分析,最终得出液氢质量流量扩展不确定度为±0.88%,满足发动机设计部门对液氢低温质量流量测量不确定度±1%的要求。     

光纤漏氢检测系统

目前,国外大型液体火箭发动机多采用液氢和液氧作为推进剂,这主要是因为液氢液氧的比冲高,也有利于环境保护。但是液氢是极危险的易燃、易爆物,因此,对液氢泄漏的准确检测一直是航天界所关注的研究课题。美国智能光学系统有限公司(IOS)与波音公司一起共同开发了世界上第一个光纤氢泄漏检测系统。该系统利用多点光纤传感器系统,解决了运载火箭内部及外部氢泄漏的实时检测问题。系统由低成本光源、作为传输介质的标准通信级光纤及易于制造的带有温度敏感指示器的光子管(optrode)组成。通过用光电子传感器代替电化学技术,系统具有下述优点:第…     

无烟复合型绝热层

1.专利名称:火箭发动机无烟复合型绝热层.2.专利申请范围:(1)在耐热的橡胶聚合物中加以酚醛纤维布作为绝热包覆材料.(2)在酚醛纤维布两面粘贴硫化的耐热橡胶聚合物作为绝热包覆材料.本专利介绍有关耐烧蚀、绝热性好的火箭发动机无烟复合型绝热层.火箭发动机工作时,为了使推进剂燃烧的火焰不烧到发动机壳体的内壁,同时又得到所希望的推力曲线,就要在推进剂药柱的     

氢氧末级长时间滑行贮箱压力控制及关键技术分析

为通过弹道优化设计提升火箭发射圆轨道卫星的运载能力,同时提高火箭对不同发射任务的适应性,需要火箭末级具备长时间在轨滑行能力。对氢氧末级火箭而言,延长在轨滑行时间需要解决的一个重要问题是液氢贮箱压力、推进剂温度的预示和控制。结合微重力下贮箱内低温推进剂力热耦合运动特征,给出了低温火箭在轨滑行过程中贮箱压力控制的设计流程和计算方法,并通过计算分析获得了整个滑行阶段液氢蒸发量、补压气瓶需求量等关键设计参数,为工程研制提供参考。     

零讯

日本的空间活动日本政府正继续开展空间开发活动,新批准一项计划:今后十四年内用自制的76枚运载火箭发射80个宇宙飞行器。另外,日本宇航员最早于1983年方可成为美国空间飞机的候选驾驶员。日本运载火箭上面级采用自行设计的固体火箭,使用的液体火箭第一级则以美国雷神为基础,后期的宇宙飞行器将使用日本设计的液氢燃料发动机,这种发动机预期于1984年前试验。液氢-液氧助推火箭编名H火箭,可将5000公斤的有效载荷送入地球低轨道,可把800     

液氢/液氧的应用前景

本文介绍了液氢/液氧推进剂的问世过程及其在苏、美、欧洲、日本和中国的应用简况,并介绍了苏联采用液氢/液氧作推进剂的能源号火箭发动机的安装特点,以及这种推进剂的应用前景和优缺点。     

印GSLV-2型火箭再获成功

<正>印度"静地卫星运载器"(GSLV)2型运载火箭8月27日在斯里哈里科塔岛萨迪什.达万航天中心发射了"静地星"6通信卫星。这是采用印国产低温上面级的GSLV-2型火箭的第三次研制性飞行,也是整个GSLV系列火箭的第9次发射和第5次研制性飞行,代号GSLV-D6。该型火箭2010年4月首飞时因国产上面级液氢涡轮泵问题     

核能火箭发动机的设计

核能火箭发动机(简称 NTR 发动机)使用固体核芯反应堆和棱形的燃料棒,其质量和性能主要取决于最高反应温度和燃料棒的密度。如果选择碳化物类燃料棒,则堆芯质量将随碳化物数量正比变化;发动机/空间运载器干质的增加用比冲加以补偿。在设计时,可以考虑一个综合方案,即把碳化物基燃料棒放置在反应堆的热端,对出口气体起加热作用。对具有高温工作能力基的燃料棒来说,一种方案是:从每个燃料棒束的热端适当缩小燃料棒使冷却通道在轴向成扩张型,对轴向的热交换作以下处理使堆芯出口气温达到最大:(1)用一个顶部反射器使最大热交换区域转到堆芯入口;(2)选择碳化物燃料棒结构,使它对冷却剂流动横截面有高的表面换热区域;(3)调整燃料棒的碳化物比例。     

双喷管发动机

双喷管发动机象双喉部、双膨胀发动机一样,在先进的天地运输系统中得到验证。改进的航天飞机和全新火箭亦得益于这些先进的发动机。本文将对单燃料、双燃料以及双喷管发动机在设计方面所取得的进展作一总结。双喷管发动机的推进剂为:液氧/煤油/液氢、液氧/液丙烷/液氢、液氧/液甲烷/液氢、液氧/液氢/液氢、液氧/液甲烷/液甲烷、液氧/液丙烷/丙烷以及四氧化二氮/一甲基肼/液氢,发动机推力为889.6～2980.3kN。