LE-5火箭发动机液氧和液氢涡轮泵的研制

宇宙开发事业团从1981年开始研制H-1火箭,这是日本未来的运载火箭。它的第二级采用10吨推力(真空)的液氧和液氢泵压推进系统,该推进系统有一燃气发生器循环的发动机(LE-5)。1977年以来,宇宙开发事业团和航空宇宙技术研究所已经在研制LOX和LH_2涡轮泵系统(双轴串联涡轮)。在1980年成功地完成了涡轮泵系统的全功率闭式回路试验。本文将介绍涡轮泵系统研制方面的进展。     

日本连续进行LE-7发动机试验

最近,日本宇宙开发事业团连续进行了几次LE-7液氢-液氧发动机试验。3月27日在对LE-7发动机进行全程350s试验时,因在液氢涡轮泵附近发现气体泄漏,进行到132s时提前关机。尽管这次试验出现了故障,宇宙开发事业团     

液氧涡轮泵的试制研究

一.绪言日本为了发射大型人造卫星,正以宇宙开发事业团为中心实行推力10吨级氢氧发动机开发计划。航空宇宙技术研究所和宇宙开发事业团共同研制液氧/液氢涡轮泵。这种涡轮泵采用独立的双轴燃气串联涡轮结构。现在以航空宇宙技术研究所为主正在研制液氧涡轮泵。以宇     

液体火箭用液氧泵和液氢泵

使用液氧和液氢做推进剂能提高液体火箭的性能,因此,日本也期望早日研制液氧液氢火箭。现在,以宇宙开发事业团为主正在研制10顿级液氧液氢火箭发动机。如图1所示,液体火箭发动机的重要组件涡轮泵,是由把贮箱内的推进剂压送到燃烧室中去的泵和驱动泵的燃气涡轮所组成。近年来,由于航天飞机主发动机(SSME)都采用     

用于H-1运载火箭的LE-5氢氧火箭发动机

LE-5是日本研制的第一台低温发动机。它是为H-1的第二级设计的。H-1三级运载火箭能把550公斤的有效载荷送入地球同步轨道。 LE-5发动机为燃气发生器循环系统和中等燃烧室压力的发动机,其真空额定推力为10吨。推进剂是液氧和液氢,推进剂的混合比能通过两个旁通活门分成三档控制。发动机的再起动能力是由一种独特的方法行使的,在这种起动方法中,用以驱动涡轮泵转动的氢气,是从燃烧室放出的。宇宙开发事业团和航空宇宙技术研究所合作完成了LE-5原型发动机的研制,并在1981年3月至7月成功地进行了点火试验。宇宙航空研究所已经研制了它自己的原型发动机,作为宇宙开发事业团/航空宇宙技术研究所的后备计划,宇宙航空研究所的发动机试验也获得成功。本文介绍了LE-5发动机及其主要组件的设计和研制现状,叙述了宇宙航空研究所的发动机系统和试验结果。     

沟槽结构液氢冷却式火箭燃烧器的研究

日本航空宇宙技术研究所的液氧/液氢火箭发动机研究工作,包括涡轮泵装置和燃烧器(译注:此系试验用火箭发动机的燃烧室和试验管路系统的总称)在内,都是和宇宙开发事业团共同搞的。液氢冷却式燃烧器的研究,其目的在于为获得宇宙开发事业团所进行的推力10吨级发动机的研制所需基础资料和冷却设计数据,并通过缩尺模型的研究,积累了综合性     

液氧/液氢推进系统的研制

日本液氧/液氢推进系统(打算用于未来日本运载火箭H-1的第二级)的研制计划,目前正由日本有关火箭技术的三家有代表性的机构,即:宇宙开发事业团,航空宇宙技术研究所和东京大学宇宙航空研究所合作执行。宇宙航空研究所从1975年便开始按照自己的计划进行液氧/液氢推进系统研制性的研究工作,到1980年,七吨级推力的发动机各主要组合件的研制性试验已接近完成。该发动机的推力室为管束式结构,其额定设计性能为:真空推力7000公斤,真空比推力433秒。燃气发生器为侧向出口逆流型式,它由球形燃烧室,12个同轴式喷嘴的喷注器和一个起动活门组成。涡轮泵的结构设计是非常特殊的,它在过去的火箭发动机上从来未曾研制过。液氧泵和液氢泵分别安装在各自的终端,而涡轮装在涡轮泵装置的中央,两台泵各自装在互不相连的两根轴上,因为两个涡轮转子之间没有导向叶片(静子),所以两个转子彼此按相反的方向旋转。固体推进剂燃气发生器用作涡轮的起动器。1980年6月,发动机系统与这些组合件一起组装并进行了试验。宇宙航空研究所在管束式推力室研制的同时,还正在研制沟槽式推力室,此种推力室准备用于未来的高性能发动机,沟槽式推力室的制造采用了扩散焊接工艺。本文介绍了由宇宙航空研究所进行的液氧/液氢推进系统方面的研制现状。     

H-Ⅱ运载火箭将采用新型涡轮泵

日本国家空间发展事业团已宣布,H—Ⅱ运载火箭的LE-7发动机的设计细节有所改变。LE-7是一种两级燃烧循环发动机,在试验期间由于涡轮泵不能有效地正确混合液氧和液氢而发生了一些燃烧问题。这一次设计的涡轮泵将具有加固涡轮叶片。原先涡轮泵用的叶片在高温和拉伸应力下会发生破裂。现今采用的空心叶片将被由两个支柱支承的、由实心镍合金或空心镍合金制成的部件所替换。     

日本运载火箭商用化计划

日本正在发展先进空间技术,以求在下个十年内大力促进运载火箭商业化。1986年8月31日,H-1火箭首次发射成功标志着日本国产液氢/液氧推进技术有了好前景。H-Ⅱ第一、二级也采用了氢氧发动机。日本宇宙开发事业团计划改进H-Ⅰ第二级 LE-5发动机。用氢气驱动涡轮泵,预计推力达26500磅。     

H-Ⅱ火箭推迟一年发射

日本宇宙开发事业团1989年7月12日宣布,H-Ⅱ运载火箭发射时间向后推迟一年。在H-Ⅱ火箭开发研制过程中,组成该火箭主要系统的第一级发动机(LE-7)的液氧涡轮泵在进行试验时据说是涡轮叶片发生了破裂。其原因推测可能是涡轮叶片由于液力振动和共振产生疲劳引起的。由于它的改进,已经改变涡轮叶片形状的改     

涡轮泵装置的修正试验计划

本文对NAS-27794涡轮泵试验计划进行了校订与修正。这篇报告包括以下内容: 1.修正后的液氧涡轮泵研制试验程序。 2.修正后的液氢涡轮泵研制试验程序。 3.液氧和液氢涡轮泵验收试验程序。     

日本7吨推力氢氧发动机用涡轮泵的试验

一、概况日本在研制氢氧发动机方面,已建立了由航空宇宙技术研究所、宇宙开发事业团和东京大学宇宙航空研究所三家协作的联合体制,并开始走上了三家在计划、研制和研究成果互相通报的轨道。东京大学宇宙航空研究所以这次推进会议为中心,发表了自己的研究成果。这里,我们不妨再回顾一下正在研制中的液氢液氧涡轮泵的研制方针和开发经过。     

液氢涡轮泵用密封件的试制研究

一、绪言目前,日本正在进行研制用于发射大型人造卫星的10吨推力氢氧火箭发动机。航空宇宙技术研究所与宇宙开发事业团共同研究此发动机的涡轮泵。这里介绍的是此研究的一部分,即关于液氢涡轮泵所使用的液氢密封件。     

接受H-2故障教训 增加H-2A试验次数

日本宇宙开发事业团最近决定接受H-2火箭连续两次发射失败的教训，进一步增加对H-2A火箭主发动机LE-7A的试验。该发动机在2000年7月5日的一次试验中，因液氢泵的一个活门没有关闭，使液氢泄漏，试验失败。另外，H-2A火箭首次发射也将只运载一个模拟有效载荷，首飞时间也从2001年2月推迟到2001年夏季。 　　由于第1级主发动机LE-7提前关机，H-2火箭于1999年11月15日发射失败，这是该火箭继1998年2月21日发射失败后连续第2次发射失败。这使日本的航天发射业受到了重大打击。在前不久召开的第51届国际宇航联大会上，日本有关方面负责人称，这次发射失败是宇宙开发事业团在运载火箭研制中最为沉痛的教训。宇宙开发事业团官员责怪他们自己未对LE-7发动机进行足够的鉴定试验。他们认为LE-7的故障是由燃料涡轮泵内产生的复杂载荷造成的，而这种载荷是诱导轮的旋转气蚀引起的。在飞行前的发动机试验过程中，日本的工程技术人员已经意识到可能会发生气蚀(形成推进剂涡流)现象，但由于发动机振动和泵的性能和强度都被证明相当好，所以就忽略了这一点。 　　发射失败后，工程技术人员分析了在飞行到238.5 s时发动机关机以及关机前107 s时的遥测数据，但他们未能判断出什么地方出了毛病。后来他们从太平洋底部把LE-7发动机打捞上来，发现燃料涡轮泵严重损坏，而发动机的其他零部件几乎没有损坏。 　　日本宇宙开发事业团已经决定在H-2A首次试验飞行后，于2002年2月再补充进行一次试验飞行。宇宙开发事业团希望能在第2次成功飞行试验的两年之后，发射带有液体助推火箭的大型H-2A飞行试验火箭。 (雨田　供稿)     

LE-7发动机试车再次爆炸 H-2火箭的发射再度延期

日本正在研制的H-2火箭的第一级发动机LE-7于6月18日在种子岛航天中心进行热试车时再次爆炸。7月8日日本宇宙开发事业团宣布,由于这次试车失败,H-2火箭的首次发射将延期一年。 6月18目的试验是为了验证300序列发动机的第4台,即304号样机的新液氢涡轮泵的性能。这台发动机已经经过长程试验的考验,但这     

HM60发动机涡轮泵的初步结构

本文叙述HM60发动机两台涡轮泵的基准结构。液氧涡轮泵由一个诱导轮,一级离心叶轮和单级冲动悬臂涡轮组成。液氧冷却的前轴承位于诱导轮和主叶轮之间,后轴承用液氢冷却,一道氦气吹除密封隔开两种推进剂;氧涡轮泵的轴是亚临界轴。液氢涡轮泵由一个诱导轮,两级离心叶轮和两级涡轮组成;前轴承位于诱导轮和第一级主叶轮之间,而后轴承则在涡轮外侧,两个轴承均用氢冷却。氢涡轮泵的轴是超临界轴。     

液氢/液氧火箭涡轮泵轴承润滑性能的改进

日本H-Ⅰ火箭液氧-液氢发动机液氢涡轮泵要求使用新型自润滑式滚珠轴承(角接触式,内径25毫米)。在改进机械结构和用层压玻璃布(聚四氟乙烯粘接剂)制成保持架的基础上,研制了一种新型轴承。这种轴承在运转中,由于玻璃纤维刺穿聚四氟乙烯层,轴承外座圈多次出现温度突升现象。为了消除玻璃纤维突出物,研制了氢氟酸化学处理方法;同时为改善聚四氟乙烯层的附着性,还研制了射频溅散喷涂法。不仅在 H-Ⅰ火箭 LE-5发动机中使用了新研制的轴承,而且还计划在 H-Ⅱ火箭 LE-7发动机中使用这种轴承。     

H-Ⅱ运载火箭第一级推进系统的现状

日本宇宙开发事业团正在研制的H-Ⅱ运载火箭能将2.2吨的卫星送入地球静止轨道。H-Ⅱ的第一级推进系统主要包括分级燃烧循环式LE-7发动机和贮箱系统,贮箱可装载85吨可用的液氧/液氢推进剂。在进行重要的研制试验之前,评审了推进系统设计方案,进行了大量的比较研究,选定了基本系统。由于液氧输送管路是重要的研制项目之一,所以对它做了一些基本试验。贮箱出口的设计是根据缩比模型贮箱的流动试验的结果选定的。通过用实际输送管和液氧进行液氧输送管低温流动试验,研究了包括蒸发现象在内的力学和热力学特性。本文还介绍了今后的研制计划。     

液氢用高速接触式机械密封的密封特性研究

一、序论液氢液氧火箭发动机的突出优点是推进剂单位质量具有相当大的推力。但是,研制这种发动机必须解决包括超低温因素在内的各种问题。涡轮泵是减轻推进剂贮箱重量的必要部件,它由输送推进剂的泵和驱动该泵的燃气涡轮     

日本成功地进行H-2火箭第一级试验

日本宇宙开发事业团于2月20日成功地进行了首次H-2火箭第一级的静态试验。试验是在种子岛航天中心进行的,试验持续时间为10s。这次试验是把三菱公司的LE-7液氢-液氧发动机装在H-2火箭的第一级上,而火箭的上面级和两台固体助推器均为模型件。在这次试验之前,从去