新一代运载器发动机

为执行克林顿总统94年8月5号的航天运输政策,NASA 决定研制新一代可重复使用运载器(RLV),主要努力放在单级入轨(SSTO)结构。航天局目前的计划是验证能满足 SSTO 工作性能要求所需要的关键技术。这些技术包括先进的长寿命、低维护防热系统;可重复使用低温贮箱(如铝—锂复合材料和石墨复合材料贮籍);复合材科主结构和贮箱间结构;自动的或独立的检验、发射、飞行控制、制导、导航与健康监测以及先进的推进装置。RLV 的推进装置要求比冲高,可操作性和坚固性好以及高的推重比。NASA 的 RLV 计划将鉴定数种发动机型号,不仅有全低温的(氢—氧)。而且有双燃料的(由烃—氢—氧过渡到氢—氧。)不过,要研制所提出的任何一种全尺寸发动机结构并验证其是否能满足 SSTO 工作的性能、质量、可操作性和坚固性准则,在资源和手段上都是很不够的。     

美国最新材料工艺趋势

本文介绍了美国在热处理、镀膜、连接、成型、粉末冶金、铸造和机械加工等技术领域的最新发展趋势。     

美国的未来上面级技术研究

本文对空间转移飞行器(Space Transfer Vehicle)方案及在可行性研究中得到的有关技术和设计构想进行了论述。通过组件的模块化、提高通用性,并采用所设想的分系统,如推进/控制系统舱(P/A)和一体化的模块式发动机组(IME),可以降低发射系统的费用。一体化飞行器的健康管理(IVHM)技术和现代化的技术开发环境可以降低未来上面级的费用和运转维护费用。本文最后对采用这些设想、从近期的小型上面级到月球转移入轨级(TLI)的系统结构进行了描述,并推荐了利用这些设想研制未来上面级的发展途径。     

美国正在加紧研制先进的低成本氧/氢发动机

美国正在加紧研究用于单级入轨火箭的先进低成本氧/氢发动机。这项研究确定了发动机的基本构形和地面规则。为了探索发动机的性能,选择了六种不同的发动机循环进行试验研究。这些循环包括一个开式循环和一系列的闭式循环。这些闭式循环可以变更从推进剂抽取驱动涡轮机械的能量。这些循环可以改变发动机所能达到的最大室压和在任意给定室压下发动机的重量。把发动机质量作为室压的函数,对每年循环的发动机质量进行了计算。计算结果表明,应用新的氧氢发动机作为单级入轨的发动机是可行的。最有竞争力的发动机循环是分级燃烧循环,发动机室压的预选方案是27.579MPa。为了便于比较,本文还简单介绍了 RD—704发动机。     

单级入轨火箭推进

随着材料工艺的最新进展,高速气动力分析能力的提高使单级入轨运载火箭(SSTO)成为可行。本文将要讨论 SSTO 推进方案,这包括发动机结构的限制及不同循环系统的优缺点。文中讨论了 SSTO 推进系统的要求、确定了满足这些要求的推进结构。为便于系统在相当技术水平下比较,本文介绍了火箭干质与比冲、海平面推质比及推进剂容积密度敏感性的相互权衡。文中还讨论了三组元推进剂性能优点,推进技术对火箭质量的影响。     

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。     

高效可操作推进系统的前景

高效可操作推进系统是所有推进系统的设计目标。到目前为止,还没有成功地研制出这种系统。虽然推进系统是推进级可操作性的主要来源,但是,其它的推进级元件,如反作用控制系统(RCS)、增压贮箱等,增加了可操作性的负担。传统所定义的推进系统是指从发动机入口到喷管出口的那一部分。新的定义认为推进系统包括:贮箱、推进剂管理系统、以及发动机(包括RCS),这样的定义为简化推进级、消除余度,和提高可操作性创造了一定的机会。     

新世纪日本般天工业计划

本文介绍了日本目前的航天计划及未来展望。未来展望包括未来三十年及最近十五年内,支持下一个《日本宇宙开发政策大纲》的四项首要计划:——建立全球观测系统(GEOS)——对先进的航天科学项目作进一步改进——充分利用国际空间站(ISS)的日本试验舱(JEM)开展航天活动——研制、运用新一代航天基础设施     

在充满液体空间中蒸汽射流的冷凝

本文阐述了在充满非移动液体空间中平面蒸汽射流冷凝问题的理论计算;依据蒸汽和液体参数对冷凝表面状态进行计算,以及对射流速度理论型面的研究。     

无积炭富燃煤油三组元预燃室的研制情况

为可重复使用运载火箭和单级入轨而设计的三组元发动机的关键性论证计划作为化学自动化设计局、空气喷气公司和马歇尔空间飞行中心的国际合作尝试正在进行之是。由俄罗斯化学自动化设计局设计和制造并经过飞行鉴定的 RD—0120液氧液氢火箭发动机是三组元发动机研制的基础。现有的富燃双组元预燃室被一个单独的预燃室所取代,该预燃室在单级入轨助推飞行期间,将用三组元(煤油、氢和氧)模式工作,在飞行其余时间,将用双组元(氢和氧)模式工作。可重复使用富燃三组元发动机的最关键设计和可操作性的问题之一是预燃室产生积炭的可能性。化学自动化设计局以前的分析和试验研究表明,将氢加到氧/煤油预燃室里,燃烧过程中会防止积炭的形成。在俄罗斯化学自动化设计局进行的单个模型预燃室的试验已经证实这个概念是正确的。两个不同的喷注器改型已经得出结果:在额定工况工作时,三组元燃烧生成物中无积炭。积炭是在偏离额定工况下产生的,试验表明无积炭工作有一定范围。本文就无积炭工作的单个模型三组元预燃室至今进行的试验进行了报导。