氢氧推进剂在轨加注若干关键问题研究进展

为了实现深空探测和大型空间站的建设,有必要对氢氧推进剂的在轨加注技术进行研究。通过文献调研和对比,重点分析氢氧推进剂在轨加注遇到的若干热力学和流体力学问题。首先介绍了可以用于氢氧贮箱蒸发量控制的被动热防护技术,目的是实现推进剂的长期在轨贮存。其次,对9种常用的常规推进剂在轨测量技术进行比较,得出适用于氢氧贮箱内剩余推进剂的测量方法。最后,针对在轨低温推进剂的气液分离问题,分析了正推法和表面张力贮箱在氢氧贮箱气液分离中的适用性。通过对氢氧推进剂在轨加注关键问题的调研和论证,为我国氢氧推进剂在空间环境下的长期在轨使用和再加注提供技术参考。     

反应机理对air/H2燃烧系统多场耦合仿真的适用性

针对某air/H2燃烧系统,建立起流动、传热、燃烧多场耦合有限体积动态数值模型,构建了通用化的反应机理库和配套的物性参数库,分别采用热力计算方法和3套氢氧反应机理方法进行仿真;基于反应机理的仿真描述了点火与熄火过程,揭示了各基元反应和组分变化对燃烧流动瞬态过程的影响。与已经过试验验证的热力计算方法对比,结果表明:Williams机理符合最好,Conaire机理次之,Evans机理符合相对较差。相比Conaire机理,采用Williams反应机理使反应熄火温度由1200K降低至1155.3K,在1222.3K的低温工况下,计算结果误差由Conaire机理的4.7%降低至2.74%,使多场耦合数值系统的应用范围更广、计算结果更佳;低温工况下,H2O2及其相关反应对氢氧机理的描述精度会产生较大影响。      

下一代火箭发动机

评述由地球发射入轨的运载火箭推进技术,提出了几种推进系统的新方案.这些新方案能满足美国空间发展委员会规定的作为2000年使用的大型运载火箭的基本要求.2000年使用的运载火箭的主要特点是首先必须保证其可靠性.而可靠性的获得又需要极为严密的结构设计以及合理、经济、高效的研制计划和鉴定计划.为了改进下一代空间运输推进系统,需要选择最佳的后备动力和循环系统,还要采用一些新的发动机设计方案,这样才能满足推进系统耐用、可靠和经济等要求.举例来说,采用推进剂或其它流体作为冷却介质和驱动动力源,能使长寿命涡轮机启动平稳、可控和降低涡轮燃气温度.所提出的新方案有:使用LOX/LH_2、LOX/LH_2 HC和LOX/LH_2 HC Al等不同推进剂组合的双扩张段发动机,LOX/LH_2发动机、LOX/HC发动机以及混合比可调的发动机.最后详细介绍一种风险很小、发射成本低、可完全重复使用的推进系统.     

适于液氢环境动密封工况的铜／石墨复合材料

以石墨作为基体材料,与铜合金组合,通过热等静压浸渍工艺处理,研制出铜/石墨复合材料,并观察其微观结构,讨论了复合材料强度与铜含量及其分布的关系.结果表明:复合材料强度随铜含量增加而提高,密度大于3.0 g/cm3时,抗压强度可达到350 MPa,此时铜相在复合材料中已形成连续相.浸铜石墨对等离子喷涂Cr2O3的摩擦因数为0.24～0.26,表明复合材料的摩擦和润滑性能仍以石墨相的性质为主,该复合材料具有很高的强度、较好的韧性和摩擦润滑性能,满足液氢环境工况下的动密封使用要求.     

小型气氢气氧火箭发动机试验系统设计研究

根据小型气氢气氧火箭发动机试验工况的要求设计完成1 000 N级的气氢气氧火箭发动机试验系统.介绍了供气系统的设计过程,详细讨论了气氢气氧流量与管径的选取过程,完成了比对式推力测量装置和计算机测量与控制系统的设计,并进行系统标定及冷流验证试验.该试验系统能在不同工况下开展小型火箭发动机冷热试验研究,同时实现远程计算机监控,具有较高精度.      

高温真实气体效应中催化效应对气动热影响的实验探索

主要介绍了在氢氧爆轰驱动高焓激波风洞中进行真实气体效应中催化效应对气动热影响的实验研究。首先从测试工作的角度,论述了测热模型、测热传感器及风洞改进等关键技术问题及其解决方法。其次描述了在氢氧爆轰驱动高焓激波风洞中,首次开展气动热风洞试验的过程及其初步结果。结果表明:热流数据随测点位置和迎角的改变呈有规律的变化;在同样条件下,完全催化表面比完全非催化表面热流数值有明显增加的趋向。     

基于RLV飞行过程的氢氧发动机参数设计模型

为了考察氢氧发动机参数选择对可重复使用运载器性能的影响,基于氢氧发动机参数建立了可重复使用运载器入轨飞行过程的计算模型,包括运载器运动方程、飞行控制条件和质量模型,研究了发动机混合比对运载器飞行参数和运载器质量的影响规律.在运载器总质量恒定的情况下,随着发动机混合比由4增大到14,推进剂质量和发动机质量先减小后增大,储箱质量减小,三者的综合效果使得有效载荷质量先增大后减小.      

单纯追求技术先进的日本H-IIA火箭

<正>如果说欧洲的"阿里安"-5火箭的改进主要着眼于商业发射,日本的H-II系列火箭就要无趣的多。日本的H-II系列火箭一直徘徊在国际商业发射市场之外,改进更多是"闭门造车"的结果。虽然日本改进H-II系列火箭也申明加强商业发射竞争能力,但从实际改进措施看,他们更多关注的还是提高可靠性和性能。出师未捷身先死日本在引进美国"雷神-德尔它"液体火箭技术先后发展出N-I、N-II和H-I系列火箭后,为了满足未来的航天发射     

氢氧火箭发动机组件研制阶段可靠性技术综述

氢氧火箭发动机是火箭的"心脏",必须具备极高的可靠性,才能够保证发射成功.国内外针对氢氧火箭发动机开展了大量的可靠性工作.在发动机的研制阶段,通常是按照自下而上的思路,从组件的失效机理出发,开展稳健设计和试验验证,来保证氢氧火箭发动机的高可靠性.组件的可靠性工作主要是基于失效机理开展分析、监测、试验验证和设计改进;同时...     

氢氧发动机数字主线框架及关键技术研究

为建立氢氧发动机全生命周期完整、连续的数据链,本文以模型和数据驱动研制,构建氢氧发动机数字主线。通过分析数字主线的现状及内涵,结合氢氧发动机研制特点,聚焦模型、数据的定义和组织,提出了氢氧发动机数字主线的总体框架、数据架构及构建方式。突破多态模型定义技术、基于模型的物料清单(BOM)视图关联技术、基于图数据库的数字主线追溯技术等关键技术,构建氢氧发动机数字主线,验证构建方法及应用效果。