低温推进剂长时间在轨的蒸发量近年技术进展

低温推进剂特别是液氢和液氧组合是目前性能最高的化学推进剂,也是NASA未来月球、火星探测乃至更远距离的深空探测的首选推进剂[1].但低温推进剂长时间在轨应用主要受限于低沸点的推进剂受热蒸发所带来的贮箱压力控制[2]和蒸发损失等一系列问题,其核心是低温推进剂的蒸发量控制问题.本文从被动防护和主动制冷等方面对国外低温推进剂蒸发量控制技术的研究进行了分类归纳,并对低温推进剂蒸发量控制技术进行了总结和展望.     

低温推进剂输送管路热动力排气系统研究

为了实现低温推进剂的长期在轨贮存,保证推进剂从贮箱到发动机的液态供应,拟采用热动力排气系统(Thermodynamic Vent System,TVS)来实现推进剂的热管理。以单位长度液氧管路为例,阐述了热动力排气系统的原理,进行热动力排气系统孔板及TVS管路设计、在轨贮存时间计算、TVS管路排放量计算以及排放量影响因素分析。     

高能固体推进剂贮存寿命可靠性评估

研究了推进剂贮存老化寿命计算及可靠性评定问题。首先由反应论模型计算得到不同评定参数下的寿命数据;然后采用三参数威布尔分布估计方法对寿命数据进行了概率拟合;最后讨论了利用混合威布尔分布参数估计方法研究寿命数据概率分布拟合方法的问题。     

固体推进剂贮存老化研究进展

介绍了双基、NEPE推进剂和丁羟推进剂等固体推进剂国内外贮存老化的研究进展.国外采用光谱学和在推进剂中埋入微型传感器等方法来监测老化,监测技术已达到或接近实用阶段,国内在此方面还有不小的差距.展望了该研究领域未来的发展趋势,定应变或定应力下的老化、界面"脱湿"、寿命监测系统、老化模拟与仿真是该研究领域主要的发展趋势.     

空间多次启动、长期在轨泵压式动力系统方案研究

通过对国内外上面级动力系统技术现状与发展趋势进行分析,提出开展上面级提高启动次数、延长在轨时间研制需求。采用液体推进剂启动箱启动的泵压式主发动机方案,可实现泵压式发动机空间多次启动;采用启动篮方案,可实现长时间滑行多次启动推进剂管理。研究结果表明:多次启动、长期在轨泵压式动力系统使上面级的性能和任务适应性得到全面提升。     

新型改性双基推进剂化学安定性与贮存寿命

新型高燃速改性双基推进剂由于配方中含有较多的硝化甘油和新型的燃烧催化剂,其化学安定性比一般双基推进剂安定性差一些,特别是试验温度较高时,这种差别更为明显,但是在100℃左右的温度下,其试验结果与171火药相似,本文通过采用不同的方法对这种推进剂的安定性进行了测试,预估这种新型的改性双基推进剂的安全贮存寿命可达15年以上.     

滚珠丝杠副长期贮存润滑研究

滚珠丝杠是航天机电伺服产品中应用广泛的传动机构之一,面对航天产品长期存储的要求,需要对这类传动机构中使用的润滑脂贮存特性进行分析。对2003年产的滚珠丝杠进行采样,并进行启动力矩和正反向连续转矩测量试验。为了避免运输过程中改变丝杠存储状态,整个试验在工厂车间进行,通过高清摄像机记录试验过程,分析总结试验数据,为滚珠丝杠用润滑脂长期存储后性能变化提供参考。     

HTPB推进剂交变温度加速老化与自然贮存相关性

为研究与自然贮存环境相关性较好的推进剂加速老化方法,设计了 HTPB复合推进剂交变温度加速老化试验,在-10～60℃温度范围内,以3种温度变化速率(10 ℃/12 h,20 ℃/12 h,30 ℃/12 h),分别老化3S d,56 d,91 d后对推进剂进行力学性能测试,基于最大伸长率进行了HTPB推进剂加速老化与自...     

基于凝胶百分数的推进剂贮存寿命及其可靠性分析

选择凝胶百分数作为老化性能评定参数,根据凝胶百分数与老化时间的关系,建立了推进剂贮存寿命预估模型;采用Monte-Carlo法分析了某固体推进剂贮存的寿命及其可靠性问题.结果表明:在常温下该推进剂的贮存寿命为5.93a,可靠度为0.83.     

低温上面级滑行段的推进剂管理

介绍低温上面级的推进剂管理方法、落塔试验、飞行试验和流体动力学数值模拟.重点讨论半人马座连续推力控制和间断式推力控制的管理方法.多次启动与长时间轨道滑行是国外低温上面级的共同特点,间断式推力控制目前是基本的推进剂管理方法.对于连续推力控制,不应该简单地按照线性放大因子确定沉底段推力值;保持段推力值应根据干扰确定,不存在临界B0数.利用航天器分离后的运载火箭进行推进剂管理试验的方法值得借鉴.     

膏体冲压发动机输送及调节技术试验研究

为了分析膏体冲压发动机的输送及调节特性,从发动机工作原理出发设计了推进剂输送及调节试验系统,针对所采用的膏体富燃料推进剂开展了试验研究。研究结果表明,在发动机工作条件下膏体富燃料推进剂的流动特性与幂率流体非常接近,可采用幂率流体层流流阻计算公式对试验管路内的流动损失进行估算,误差小于3%。通过增压压力较小的调节可获得较大的推进剂流量变化,具有调节系数大的特点,调节的响应时间随着推进剂粘性的增大而增大。     

硝酸酯液体推进剂长时储存性能

通过热加速老化、自然存储、湿热环境金属相容性(腐蚀性)试验,研究了一种硝酸酯液体推进剂(OTTO-II)的长储性能。结果表明:按温度系数法,OTTO-II常温(30℃)下的预测安全贮存寿命不少于11 a;自然环境下贮存2.4 a各组分无明显变化;在60℃、85%RH环境下储存30 d产品中的H2O含量达到饱和,但硝酸酯和安定剂含量未变。在(60℃、85%RH、30 d)温湿条件下,6种不同表面加工工艺的镁金属试片均不被OTTO-II腐蚀;仅个别镁金属试片可能因表面加工工艺不当,对丙二醇二硝酸酯(PGDN)的分解产生一定的促进作用。     

小流量推进剂系统低温试验技术

大推力氢氧发动机缩比试验中,由于遇到小流量ＬＨ２、ＬＯ２推进剂,就带来一系列低温试验技术问题,如系统预冷问题、充填时间确定问题、充填过程流量问题等。根据试验情况就上述问题进行了论述和探讨,并进行了简要的定性理论分析。     

炮用发射药贮存寿命的试验研究

该文通过对不同贮存年限的发射装药内弹道性能试验数据的统计分析,预估了两种品号发射药的贮存寿命,并结合靶场大量的试验数据,分析了影响发射药贮存寿命的主要因素.     

新型低温火箭发动机超临界燃烧研究进展

综述了氢氧、液氧/甲烷两种低温推进剂新型火箭发动机超临界燃烧研究进展.对氢氧火箭发动机、液氧/甲烷火箭发动机超临界燃烧研究的意义、实验研究、仿真研究及超临界燃烧的特点做了介绍,并结合当前的研究提出了一些看法.     

低温氢气特型音速喷嘴的研究及应用

介绍了低温氢气特型音速喷嘴的研究目的、设计、试验方法以及解决一般音速喷嘴只保证流量稳定，不能获得高压恢复系数的问题。该音束喷嘴的研制成功及应用，开创了用低温氢气作为初级能源提高伺服机构比功率的新途径。     

自由装填式药柱贮存过程中的变形分析

采用基于Total Lagrangian方法的三维粘弹性大变形增量本构关系,结合动态力学分析仪进行改性双基推进剂的性能测试,得到了自由装填式药柱贮存十年过程中的变形情况以及等效应力、应变值及分布。计算结果表明:经过长期贮存后,药柱产生的轴向下沉量约为0.16 mm,药柱外径增大约0.04 mm,内径几乎不变。包覆层与药柱之间的应力约为11.8 kPa,不会造成脱粘。此外,计算得出此类自由装填式药柱长期贮存中达到变形平衡的时间大约为半年,可根据贮存半年后药柱的变形量推算长期贮存后装药的变形情况。     

低温贮箱共底真空性能分析及测试

介绍在常温和低温两种不同条件下贮箱共底的真空性能及测试方法，在低温推进剂泄出的特殊情况下对共底可能出现的故障进行了预测，并提出处理方案。