下一代火箭发动机

本文审察了地球-轨道运载器的推进技术,介绍了向2000年航天技术发展委员会推荐的几种推进系统方案。2000年推进系统的特点必须是可靠的。可靠性将通过结构设计途径及合理的、成本效益高的研制和鉴定计划得到。为改进下一代航天运输推进系统,我们需要挑选几种最好的动力和性能循环系统及发动机方案。这些方案必须有严格要求,以期达到耐用的、可靠的、且有可能提供的推进系统。例如,采用推进剂或者非推进剂流体来做冷却剂和动力驱动的发动机方案,能够满足长寿命涡轮泵所需要的平稳、可控制的发动机启动和低涡轮温度等要求。所审察的方案有:液氧/液氢、液氧/液氢+烃、液氧/液氢+烃+铝的双膨胀发动机,单独的液氧/液氢和液氧/烃发动机及变混合比发动机。本文还介绍了可预见到的,风险度低、操作成本低的全重复使用的推进系统。     

导流槽和混合比对发动机喷流噪声特性影响实验研究

为分析研究火箭发动机喷流噪声特性的影响因素,设计了火箭发动机喷流噪声实验系统;采用BK数据采集系统及噪声处理软件进行噪声数据的采集和分析,研究发动机混合比以及导流槽对火箭发动机喷流噪声特性的影响。结果表明:随着发动机混合比的上升,发动机从富燃燃烧状态转换到富氧燃烧状态,噪声声压级降低;导流槽对喷流噪声有遮蔽作用,且随着导流槽距喷管出口距离的增大,遮蔽作用下降,噪声声压级上升。     

液体火箭发动机开发技术

本文概述了液体火箭发动机开发的必要性、存在问题和开发途径。给出了提高液体火箭发动机的措施和方法。介绍了大、中、小推力发动机的现状和需要研究的技术课题。     

单级入轨运载器的双混合比氢氧发动机

本文讨论了火箭推进的单级入轨运载器的发动机要求,并确定了一种特性符合那些要求的双混合比氢/氧分级燃烧发动机方案。这种发动机在本世纪末之前可以投入使用。为了使国家航天委员会设想的航天活动得到发展,以及为了满足空军、战略防御倡仪组织和美航宇局的要求,向空间运送物质的费用必颁得到大幅度的减少(大约一个数量级)。航天运输体系结构研究组织已提出了一种低操作费用的重复使用系统以达到这个目标。完全重复使用的单级入轨运载器显得最有可能,但发动机要求的困难最大。一个单一的推进系统必须同时具有发射阶段的助推器特性和完成弹道末段飞行的上面级特性。人们总是提出采用双燃料火箭发动机,但这种发动机非常复杂,并且要求有很大的技术发展(燃气活门、独特的喷管构形、环状燃烧室、燃烧室压力达到5000磅/英寸~2等)。普拉特·惠特尼公司通过自筹资金研究,已确定了一种不太复杂的双混合比(12:1和6:1)的氢/氧分级燃烧循环发动机,在助推器工作段,它以燃烧室压力为4000磅/英寸~2、氧化剂/燃料=12的状态工作,然后过渡到燃烧室压力为2700磅/英寸~2、氧化剂/燃料=6.0的降低压力的高空工作状态。这种发动机采用了创新的涡轮泵组件、无叶片冷却式涡轮、双喷咀主喷注器和轻重量的双工况喷管。这种发动机的内部工作特性(泵出口压力、燃烧室热通量等)都不超出目前的技术范围。对单级入轨系统的初步研究表明,用这种发动机的运载器和用航天飞机主发动机推进的系统比较,其干重减少25%。这种发动机在材料或性能水平方面不需要任何突破技术,仅需要对创新的组件构形进行验证。     

液体火箭发动机氢涡轮泵转子动力学特性研究

以运行在二阶临界转速以上的某低温氢涡轮泵柔性转子为研究对象,基于有限元法,通过建立的转子系统的动力学模型,对结构过盈配合与压紧力矩两个因素对轴系刚度的影响进行仿真研究,给出轴系弹性模量的等效方法,计算出转子系统临界转速,最终通过试验验证了该方法的有效性及实用性,所研究内容为涡轮泵转子系统的动力学特性研究及结构优化设计提供依据。     

液体火箭发动机故障模式分析

当前新研制的液体发动机特别强调高可靠性和低成本，以往追求高性能和低质量为主的设计目标现已降为次要地位。新研制的发动机都要求进行可靠性设计。在发动机可靠性设计中，为消除故障隐患，提高产品可靠性。采用了行之有效的故障树分析（ＦＴＡ）及故障模式，后果及严重度分析（ＦＭＥＣＡ）。美国先进运载系统（ＡＬＳ）航天运输主发动机（ＳＴＭＥ）的设计工作采用了这种可靠性设计法，以确保发动机达到要求的可靠性指标?..     

低温液体火箭发动机氢主阀动态特性仿真分析

低温液体火箭发动机阀门多采用气控菌阀,阀门开关动态特性对发动机启动和关机性能存在重要影响。因此,在设计阶段获取准确的阀门开关动态特性至关重要。针对某型低温膨胀循环发动机氢主阀,采用AMESim仿真软件对其工作过程进行动态特性仿真,以获得阀门启闭动作时间与启闭过程中出口压力变化情况,并将仿真结果与试车数据进行对比,结果表明：仿真结果与试车数据变化趋势基本一致,低温下阀门打开时间变长,关闭时间不变。同时对影响阀门启闭动作时间的参数进行分析,结果显示阀门动作时间随开关作动力增大而减少,随控制腔容积增大而增加。因此,提出的气控菌阀动态特性仿真方法具有较高的可行性和准确性,可用于各类气控菌阀动态特性分析,为气控菌阀设计提供了参考依据,有助于缩短产品研制周期,降低生产成本。     

液体火箭发动机启动过程检测研究

建立了火箭发动机启动过程的RBF神经网络模型,将神经网络辨识方法与包络线方法结合,提出分层次检测方案,并根据大型液体火箭的故障仿真结果进行了仿真实例验证,较好地验证了检测方案及模型的有效性和实用性.     

液体火箭发动机研制情况的一些回顾

４０年来，我国液体火箭发动机的研制工作取得了很大成绩。文中对发动机的一些研制情况作了回顾，对ＹＦ－７３和ＹＦ－７５氢氧发动机的设计特点、飞行结果作了简单叙述。对今后工作也提出了看法。     

以YF-75发动机为平台的三组元液体火箭发动机系统设计

三组元火箭发动机是实现单级入轨的一项关键技术,是以液氧为氧化剂,以高密度的烃类燃料(如煤油)及液氢为燃料,在低高度飞行段采用三组元,在高空采用液氧/液氢双组元,提高了发动机的密度比冲.通过系统平衡计算设计的三组元发动机,建立在YF-75发动机的基础之上,充分继承了已有的液氢/液氧发动机的研制成果,是可以在短期时间内实现的三组元液体火箭发动机.     

Elman型神经网络在液体火箭发动机故障预测中的应用

提出一种将Elman神经网络应用于液体火箭发动机故障预测的模型,并进行了多参数多步预测。仿真计算结果表明,较传统的静态BP网络预测模型,该模型结构简单,动态特性好,对于液体火箭发动机重要参数的预测效果较好,收敛速度快且精度高,具有较好的非线性时序预测能力,说明其在液体火箭发动机的故障预测中应用的可行性。     

基于模极大值点液体火箭发动机瞬态检测信号重构的小波分析法

文中把小波分析与奇异值检测理论相结合,提出了液体火箭发动机瞬态数据进行处理的方法,应用小波奇异检测和误差滤波理论,给出了瞬态数据的处理过程,并用热试车实验数据进行了验证,结果表明,液体火箭发动机起动段和关机段瞬态信号变化剧烈、非线性严重、奇异点多,该方法应用结果表明信号的奇异点越多,消噪的效果越好,并且不需要过程先验知识。     

IPT模式在液体火箭发动机数字化设计中的应用

为了创新液体火箭发动机研制模式,大推力液氧煤油发动机首次采用了基于Pro/E+Intralink平台的三维数字化协同设计技术.在实现三维模型设计的同时,为了进一步提高工作效率,按照并行工程理念,采用了基于集成产品开发团队(Integrated Product Team,IPT)的数字化研制模式.结合液体火箭发动机研制特...     

基于最优信息量的液体火箭发动机可靠性增长规划

液体火箭发动机可靠性要求高、试验费用昂贵,有必要对其可靠性增长过程进行综合规划。提出基于最优信息量的液体火箭发动机可靠性增长规划方法,采用基于可靠性增长数据折合的指数型贝叶斯可靠性增长模型评估产品可靠性。考虑到产品本身存在一定的不确定性,采用贝叶斯风险决策方法,在考虑决策风险的情况下,对可靠性增长试验进行综合规划。算例说明了该方法的有效性及应用前景。     

液体火箭发动机可靠性增长分析模型研究

液体火箭发动机可靠性要求高,试验费用昂贵,有必要采用可靠性增长分析技术指导可靠性增长决策,以减少试验费用、降低研制风险。结合液体火箭发动机小子样及可靠性增长的阶段性特点,提出采用基于信息折合的Bayes指数可靠性增长分析模型,综合利用产品全程试验信息,评估可靠性增长水平。在评估液体火箭发动机可靠性增长水平的基础上,结合改进的跟踪、增长与预测( MTGP)模型跟踪和预测可靠性水平,提供可靠性增长决策。研究表明,本文提出的方法可以科学分析液体火箭发动机的可靠性增长．指导可靠性增长决策,对于小子样、试验费用昂贵的产品具有广阔的应用前景。     

液体火箭发动机技术发展的现状及未来

本文从燃烧室压力，系统工作循环方式以及量大推力三个方面叙了世界各国液体火简发动机的技术水平。简单介绍了世界各国液体火箭发动机技术发展的趋势及中国的最新进展的分析了中国液体火箭发动机技术发展的可能前景。     

基于有限元方法的液体火箭发动机机架优化设计

采用ANSYS有限元分析软件提供的优化方法对液体火箭发动机机架的优化问题进行了分析,提出了机架优化设计的一般流程,使用ANSYS的APDL语言编写了机架优化设计分析程序,通过对优化程序的研究,获得了某型号发动机机架的最优化结果,优化后的质量比初始设计质量大大的减轻.     

液体火箭发动机用过滤器流阻特性及试验

液体火箭发动机用过滤器是保持工质清洁,保证试验设备和发动机可靠工作的重要设备,合理的过滤器设计是保证液体火箭发动机发射成败与否的关键因素.因此,为了防止液体火箭发动机液路、气路等管路出现多余物影响发动机正常工作,根据发动机系统的要求设计了某过滤器,从理论上研究了其流阻特性,并开展了液流试验研究.通过对比分析,理论和试验...     

磁处理技术在液体火箭发动机中的应用研究

磁处理技术是一种具有独特优点的处理方法，近年来在国内外引起了广泛的注意，并得到了不同程度的发展和应用，通过论述磁处理技术的基本原理，应用和发展状况，并结合当前液体火箭发动机的研制情况，提出在不改变现有的火箭发动机原有结构的基础上，利用核磁处理技术在提高燃烧室室压的同时来提高火箭发动机的推力和工作效率，使其在高室压下不发生碳和结焦的可能性，并以具体的实例说明了该技术在实践中的应用效果。