有效载荷整流罩降噪性能的数值分析和优化设计研究

通过基于SAE的数值分析软件对大型运载火箭有效载荷整流罩的降噪性能进行了分析,结合已经获得的大量试验数据,确定了影响有效载荷整流罩降噪性能的关键参数,并对关键参数进行了优化设计,为有效载荷整流罩结构形式和材料的选择及降噪方案的确定奠定了理论基础和数值依据.     

用氦气衰减整流罩内的高声强

在航天器的发射和上升飞行期间,整流罩内会由于辐射声能引起有效载荷的振动。为了减弱这种声环境,对用氦气衰减整流罩内的高声强进行了试验。试验结果表明,氦能降低整流罩内的声压级,然而对有效载荷振动的影响却是复杂的,因为它既改变了内部声压级,也改变了结构本身的阻尼。本文详细介绍了试验情况和试验结果。     

用扩充的模态鉴定试验验证阿里安4有效载荷整流罩数学模型

阿里安4有效载荷整流罩由两个半壳体组成,它们在运载器上升阶段靠火工品系统从运载器上抛掉。由于半壳结构的外形尺寸大、周向刚度低,在分离冲击下会产生较大的弯曲变形,所以在相应的分析估计中必须仔细考虑所产生的几何非线性影响。为了对整流罩半壳的几何非线性动态特性有深入了解,做了下述一些试验。所得到的试验数据被成功地用于半整流罩有限元模型的调整,这些模型是随后的分离分析工作要使用的。     

阿里安4卫星整流罩的分离特性预示

阿里安运载火箭整流罩的抛掷,一定要避免与运载火箭和有效载荷之间的任何碰撞。因此应通过分析和验证试验来核实所需要的相应最小间隙。本文先简要阐述整流罩的结构和和有限元模型,然后讨论分离模型的分析工作如何进行。特别要注意的是,几何非线性变化带来的影响。用现有的研究试验数据与相应的预示结果作了比较,进一步提出将来研究整流罩有限元模型的改进方法。     

无污染、冗余分离系统(Super Zip)

该无污染、冗余分离系统是由美国洛克希德导弹和航天公司负责研制和生产。三十多年来该公司已完成设计、制造和试验。此分离系统已成功地用于有效载荷整流罩、级间以及星与箭之间的分离。     

大型整流罩地面试验分离过程负压特性研究

有效载荷整流罩的分离设计是中国新一代大型运载火箭长征五号研制过程中的关键技术.对整流罩地面分离试验中负压特性对分离过程的影响进行了研究,建立了对于主要影响因素进行分析的简化模型,并基于AMESim平台开展了趋势研究.同时,结合中国新一代大型运载火箭长征五号整流罩试验结果,采用基于Flow3D平台的CFD方法对分离过程中负压特性进行了仿真,结果与试验趋于一致.     

利用模态参数预示外压壳体的屈曲

本文介绍一种振动诊断技术。它可用于结构屈曲试验可能产生的破坏形态。本技术尤其是可用于外压锥壳屈曲特性的研究。本技术是应用大力神4整流罩头锥比例模型进行研究的。它基于屈曲形态下的固有频率在达到临界屈曲载荷时为零。在低于临界屈曲载荷的几个载荷下测取模态参数后,用外插频率-载荷相互关系曲线得到零频交点。应用线性、小位移壳体理论预示频率平方与机械载荷(外压、轴压等)之间的线性相互关系曲线。事实上,诸如振幅、壳初始缺陷那样的多种因素参与在内,相互关系曲线有明显的非线性。为了精确预示屈曲载荷必须知道非线性效应。尽管如此,非线性现象即使并不完全清楚,也可发展以振动为基础的“中断”试验准则并用于外压壳结构的鉴定试验。这一技术为大硬件屈曲试验提供有实用价值的、不到屈曲破坏就中断试验的诊断技术。本文第一部分介绍理论分析;第二部分介绍试验工作。试验包括大力神4有效载荷整流罩头锥缩尺lexan塑料模型与全尺寸结构模型试验。本技术已作为大力神4整流罩头锥全尺寸结构试验防止过载和因此而产生的总体失稳破坏的诊断工具。     

阿里安整流罩及其分离系统

整流罩的基本功用是包封和保护有效载荷免受有害环境,诸如:潮湿、雨、阳光、风、运载火箭在地面时的灰尘的影响以及在飞行期间免受气动载荷及热流的影响。整流罩上半部特殊的球缺外形是根据有效载荷舱的最佳设计进行几何选择的结果。为了满足有效载荷与地面站之间在发射前、发射期间及发射后通讯联系的需要,特别为     

瑞士将为美宇宙神5生产整流罩

美国洛克希德－马丁公司已经选择瑞士的康特拉夫斯公司为其宇宙神５火箭提供有效载荷整流罩。宇宙神５是美国空军的改进型一次性使用载运火箭的两种系列火箭的一种，另一种为波音公司的德尔它４系列火箭。宇宙神５还将由国际发射服务公司（ＩＬＳ）经营，进行商业卫星的发射。康特拉夫斯公司将为宇宙生产直径为５．４ｍ的长、中、短３种整流罩，它们的长度分别为２６．４ｍ、２３．４ｍ和２０．７ｍ，３种整流罩都将由阿里安５火箭的整流罩改型而来。短整流罩将于２０００年完成并用于宇宙神５的首次飞行。长整流罩将用于通信卫星的双星发射…     

第六章 卫星整流罩及分离系统

阿里安卫星整流罩如图6—1所示。它的基本功用是包封和保护卫星(有效载荷)及仪器舱内的仪器免受有害环境的影响。整流罩由法国宇宙航空工业公司委托瑞士康特拉夫斯公司研制。它的结构是沿纵向分成两半的一个圆柱段加前后锥壳的组合式结构。(见图6—2)。     

隆声号火箭发生事故

去年 12月 2 2日 ,由前苏联的 SS- 19洲际弹道导弹改装而来的隆声号火箭在俄罗斯的普列谢茨克发射场进行发射前试验时发生了一次严重事故 ,可能是电子系统或是试验程序出了问题 ,导致有效载荷整流罩与火箭上面级的分离系统的火工品引燃 ,长 7.9m,直径 2 .5 m的整流罩与火箭分离 ,从火箭上掉了下来。虽然这是一次严重的事故 ,但并非像最初所报道的那么严重 ,火箭的其他级间分离系统并未引燃 ,拟于 1月末发射的 RVSN- 40军用卫星尚未装进整流罩内 ,所以并未殃及。调查组正在调查整流罩下落时是否撞击到了火箭。事故发生在发射场的 133号场…     

整流罩热解锁试验加热方法研究

为了模拟整流罩在受日照和气动加热过程中的升温效应,通过计算后对整流罩进行分区,使用温度和热流联合控制的方式对整流罩进行辐射加热,完成了整流罩地面热解锁试验,获取了结构温度、位移等参数,验证了整流罩在经历一系列热环境后解锁的协调性。     

球锁式空调连接器设计

空调连接器作为运载火箭箭地接口的关键设备,用于向整流罩内有效载荷输送特定要求的洁净空气,保证有效载荷在火箭起飞前始终处于适宜的环境中。通过一种球锁式空调连接器的设计,采用手动对接,具有解锁力小、密封性好等特点,能适应无人值守状态下、火箭起飞前可靠自动脱落,并与箭体有效分离。该连接器成功应用于实际发射任务,为类似产品的开发提供重要参考。     

更简单、更安全、一个指令完成整流罩抛罩的炸药索装置

人们在很多飞行器上采用了各种整流罩分离系统,即使象在双子星座9空间对接靶机上,那些导线安装不正确,也未曾出现故障。虽然如此,分离系统仍给设计者带来不少麻烦。几乎一样地,已为重量、体积和可靠性付出了相当代价,还有火工品爆炸生成物对实验有效载荷有较大污染的危害。所有早期的飞行器整流罩以这样或那样的方法进行分离,差不多每一种方法都有所不同。     

红外空空导弹整流罩技术的新进展

整流罩是空空导弹关键部件之一,起改善导弹气动特性与保护内部光学系统不受侵蚀的双重作用。本文综述了用于空空导弹的红外整流罩技术的发展、整流罩发展过程中的几种结构优点。指出保形整流罩是未来空空导弹用红外整流罩的发展方向,并重点阐述了保形整流罩在空空导弹上的应用。     

卫星整流罩设计与"三化"

对国内外几个典型的运载火箭整流罩进行了综合论述,较系统地阐述了卫星整流罩的组成,功能,结构形式,分离系统以及抛罩试验情况,并对卫星整流罩的设计思想,设计要求及今后如何开展卫星整流罩的“三化”设计提出了具体意见和建议。     

用刚体界面加速度估算有效载荷的载荷

在有效载荷结构系统的设计/分析过程中,往往使用刚体有效载荷进行系统分析,并利用得到的有效载荷/运载器。界面处的加速度作为弹性有效载荷的输入力函数来确定有效载荷结构的设计载荷。这种分析充其量是一种近似,因为忽略了弹性耦合效应。本文研究了一种计及有效载荷弹性修改的运载器/刚体有效载荷界面加速度的方法。当用一组截断的广义坐标可以描述一个物理系统时,方法是精确的,方法的优点是完整的设计/分析过程可以由负责有效载荷设计的机构来完成。本方法需要计及由于有效载荷的改变而不断修改的主振型,但不需要用组合系统模型得到的全部瞬态解。本方法已用于一个实际的复杂结构——海盗飞船系统。本文将本方法用于海盗飞船得到的结果与用一个系统模型得到的精确解做了比较。     

整流罩头部钝度比对运载火箭气动性能影响研究

运载火箭一般在头部设有整流罩,其作用是在大气层内飞行段保护有效载荷、承受气动载荷和热流,并使火箭维持良好的气动外形。为了使运载火箭整流罩受到较小的气动加热和气动载荷,以某直径为9.5 m的运载火箭为基础,采用数值计算和工程计算等方法,分别计算钝度比为1、0.875、0.75、0.625、0.5的5种冯卡门曲线整流罩的全箭气动特性、整流罩气动加热、锥柱界面脉动压力等参数,得到钝度比等于1的冯卡门曲线外形的整流罩前锥所受到的气动加热、局部的气动载荷均小于钝度比小的整流罩。     

结构

S-ⅣB 级结构包括主要承载结构(推进剂箱,前、后裙,发动机推力结构和后级间段)和非主要结构(主隧道管,辅助隧道管和气动整流罩)两部分(图5)。主要结构部件传递有效载荷和仪器舱施加给第一级(S-IB 级)的力,并承受 S-ⅣB 级本身的载荷保持结构的完整性。壳体的局部结构还要承受安装仪器,突起物和外部系统产生的局部载荷。这级需要选用的极限安全系数为1.4。壳体承受的主要载荷条件包括验收点火试验,发射前,助推,级     

泡沫夹层冯·卡门曲面锥段结构外压承载计算方法研究

曲面锥外形头部整流罩较之现役普遍采用的钝头+单锥/双锥外形头部整流罩,能减小阻尼、消除或减小锥柱交界处较大的脉动压力、大大改善火箭动态气动特性。运用锥壳等效理论和夹层结构计算方法,对整流罩泡沫夹层冯·卡门曲面锥段结构外压计算方法进行了研究,通过理论计算和缩比试验证明:基于锥壳等效理论和夹层结构计算方法及其试验修正系数选取所得出的泡沫夹层冯·卡门锥段外压计算方法能够有效地指导整流罩泡沫夹层冯·卡门曲面锥段结构设计与计算。