大推力氢氧发动机关键技术及解决途径

200吨级大推力氢氧发动机是重型运载火箭的基础,是航天强国的重要标志.与以往氢氧发动机相比,大推力氢氧发动机推力量级和结构参数均有大幅度提高,是目前世界上推力最大的高空发动机,发动机的设计、生产和试验技术跨度大、要求高,需要开展一系列的技术攻关工作.根据200吨级大推力氢氧发动机技术特点,介绍了发动机的总体技术方案,根据发动机技术特点和使用要求,梳理了一批制约发动机技术水平提高、系统方案优化和工程实施的关键技术,并提出了解决途径.     

Collisional excitation of vinylidene (H2CC)

Though H₂CO, H₂CS, H₂CCC, H₂CCCC, H₂CCO have been identified in cool interstellar molecular clouds, identification of H₂CC is still awaited. To analyze its spectrum, collisional rate coefficients are required. We have calculated collisional rate coefficients for rotational transitions between 23 levels of ortho and para H₂CC for kinetic temperatures 10, 20, 30, 40, and 50 K. The scattering problem is analyzed using the computer code MOLSCAT where the colliding partner is He atom. The interaction between H₂CC and He has been calculated with GAUSSIAN 2003. For the interaction potential obtained with GAUSSIAN 2003, MOLSCAT is used to derive the parameters q(L,M,M^′|E)$q(L\text{,}M\text{,}{M}^{\prime }|E)$ as a function of energy E   of the colliding partner. After averaging the parameters q(L,M,M^′|E)$q(L\text{,}M\text{,}{M}^{\prime }|E)$ over a Maxwellian distribution, the parameters Q(L,M,M^′|T)$Q(L\text{,}M\text{,}{M}^{\prime }|T)$ as a function of the kinetic temperature T in the cloud are obtained. Finally, the collisional rate coefficients have been calculated.     

类HTV-2横侧向稳定性研究

针对HTV-2类飞行器存在的横侧向稳定性差的问题,通过风洞试验、模态分析和参数敏感性分析方法研究了类HTV-2飞行器的横侧向稳定性。研究结果表明：与偏航方向相比,滚转静、动稳定性都更弱,表现为：攻角小于10°滚转方向是静不稳定的;在滚转动态试验中,振动曲线随时间不是呈现收敛趋势,而是出现明显非线性多频谱周期性特征。通过在模型前体布置顺气流纵向绊线促使流动对称转捩的方法,增加了滚转曲线的线性和横侧向稳定性。横侧向模态和参数敏感性分析表明,滚转模态随时间缓慢发散,系统对偏航静稳定性等参数比较敏感。     

基于级数反演法的变速运动SAR回波二维频域模拟算法

针对变速运动平台,提出了一种基于级数反演法的SAR回波模拟二维频域的算法。建立了变速运动模式SAR的几何模型,利用级数反演法,得到了较为准确的信号2维频谱表达式,并对由变速运动引入的大场景空变性进行了分析,给出了空变性相位误差补偿因子,实现了回波信号的精确仿真。分析表明该算法能够在保证较高的相位精度情况下大大的提高SAR回波的仿真速度。仿真结果证明了该算法的有效性。     

霉菌对直升机机体金属材料2A12力学性能影响

2A12铝合金已经广泛应用于直升机机体结构当中,霉菌腐蚀是其主要腐蚀源之一,对其强度造成很大影响。按照装机状态对2A12表面进行防护处理后制造试片,对比霉菌腐蚀和未霉菌腐蚀两种状态下静力和疲劳两种力学性能。试验结果表明,霉菌腐蚀对表面防护的2A12静力和疲劳性能没有明显的影响。     

电弧风洞CO2介质运行分析

为开展金星和火星探测器地面防热试验研究,通过对CO2气体平衡成分分析、喷管流场计算和风洞运行能力分析,评估了电弧风洞模拟探测器进入CO2大气环境时的防热试验能力。首先采用平衡常数法计算分析CO2气体在不同温度和压力下的平衡成分,接着利用一维等熵理想气体模型分析喷管内平衡流和冻结流2种流态下的流场参数,最后计算CO2介质运行时喷管出口的驻点参数,评估驻点压力和驻点热流的包络性能。结果表明:电弧风洞CO2介质运行时气流在加热器内含碳量高达30%,并可能在水冷壁上沉积,降低设备绝缘性能和换热效率,给设备安全运行带来隐患;在平衡流和冻结流2种流态下,喷管出口气流中均含有CO和O2,且CO含量高达50%,为保护下游的真空设备和人员安全,防止反应生成的CO浓度达到爆炸极限,给出了在扩压器补充惰性气体钝化的初步方案。     

宽马赫数二维曲面压缩高超声速进气道设计

为设计出工作范围为Ma 2~7的RBCC发动机进气道,利用压升规律可控的二维曲面压缩设计方法,以Ma 6为设计点设计了宽马赫数新型二元高超声速进气道气动型面,采用前掠侧板减小了进气道的内收缩比,在Ma 4以下采用顶板放气的方式来扩展进气道的工作范围。数值模拟研究了进气道的流场及性能,发现采用曲面压缩设计的新型二元进气道在Ma 4~7范围波系较少,流场结构良好,同时总压恢复较高,流量捕获能力强。通过顶板放气可实现在Ma 1.5~4范围内正常工作,放气量在15%以下。从流场和性能参数看,曲面压缩进气道在Ma 4以上性能良好,但在Ma 4以下流量捕获能力偏低。     

利用星载GPS数据进行海洋2A卫星快速精密定轨

针对海洋2A(HY2A)卫星快速精密定轨的需求,本文基于非差动力学方法,利用国际GNSS服务组织(IGS)和上海天文台GNSS数据处理中心（SHA）提供的超快速星历产品IGU和SHU,对HY2A卫星进行快速精密定轨研究。计算结果表明,以法国国家空间研究中心(CNES)提供的精密轨道作为参考轨道,联合超快速星历SHU和IGU的预报星历,可以确定径向厘米级精度的快速轨道。同时利用卫星激光测距（SLR）数据检核快速精密轨道,得到 SHU和IGU预报星历确定的快速精密轨道站星距方向残差的RMS分别为2.9和4.8cm。可见,利用SHU和IGU预报星历组合可以得到厘米级的快速精密轨道,对HY2A卫星的海洋环境监测和海洋灾害预警具有一定应用价值。     

基于Ti/TiN薄膜传感器的飞机金属结构裂纹监测

针对飞机金属结构在服役过程中的裂纹实时监测需求,提出一种Ti/TiN导电薄膜与电位监测原理相结合的结构裂纹监测研究方案。首先,通过真空离子镀膜技术在结构易于出现裂纹的部位制备了Ti/TiN薄膜传感器。然后,进行了传感器膜层与2A12-T4铝合金基体的损伤一致性验证。结果表明,传感器与基体具有良好的损伤一致性。最后,进行了两组基于Ti/TiN薄膜传感器的裂纹监测试验,主要研究结构裂纹与传感器电位之间的相互关系,并对两组电位监测结果进行对比。结果表明,通过分析Ti/TiN薄膜传感器电位的变化可以实现对2A12-T4铝合金结构裂纹萌生和扩展进行实时监测,两组试验的电位监测结果具有良好的重复性。     

Impact of Jason-2/T2L2 Ultra-Stable-Oscillator Frequency Model on DORIS stations coordinates and Earth Orientation Parameters

Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS) is a tracking technique based on a one-way ground to space Doppler link. For Low Earth Orbit (LEO) satellites, DORIS shows a robust capability in terms of data coverage and availability, due to a wide and well-distributed ground network, where data are made available by the International Doris Service (IDS). However, systematic errors remain in the DORIS data, such as instabilities of the on-board clock due to radiation encountered in space, which limit the accurate determination of station positions.The DORIS on-board clock frequency stability is degraded by the increased radiation found in the region of the South Atlantic Anomaly (SAA) and has been shown to degrade station position estimation. This paper introduces a new model correction to the DORIS data for the frequency of the Jason-2 Ultra Stable Oscillator (USO), derived from the Time Transfer by Laser Link (T2L2) experiment (Belli and Exertier, 2018). We show that a multi-satellite DORIS solution including this T2L2-corrected data applied to the frequency modelling for The DORIS data, improves the estimation of station coordinates. We show the tie residuals with respect to collocated GPS stations are improved by several millimeters. We also demonstrate that the 117-day (Jason-2) draconitic signal in the geophysical parameters is reduced, implying that the origin of this signal is not just solar radiation pressure mis-modeling, but also radiation-induced clock perturbations on the Jason-2 DORIS Ultra-Stable-Oscillator (USO). Finally we demonstrate through comparisons with the International Earth Rotations and Reference Systems Service (IERS) C04 series for Earth Orientation Parameters (EOP), that the estimation of EOP is improved in both a Jason-2 DORIS-only and a multi-satellite DORIS solution for EOP.