推进剂剩余量的分析与计算

推进剂剩余量计算与分析是运载火箭飞行结果分析的重要环节,介绍了在靶场进行加注量计算的基本方法,建立了剩余量计算的数学模型,分析了影响贮箱推进剂剩余量的原因,并以CZ—4B运载火箭为例进行了计算分析。     

法尔肯-9火箭完成第2次贮箱加注试验

2010年4月16日,美国空间探索技术公司(SpaceX)再次对法尔肯-9火箭进行了贮箱加注试验,以验证新的软木绝热层在推进剂加注和泄出过程中的性能。此前,技术人员曾在2010年2月底对法尔肯-9火箭贮箱进行加注试验时,发现有大块的绝热层在液氧排空后从火箭上脱落的现象。     

可重复使用的轻重量低温推进剂贮箱设计的分析研究

可完全重复使用的运载火箭及在大气层中超高音速飞行的决定性技术是研制可重复使用的轻飞行重量的低温推进剂贮箱。本文介绍了对三种低温贮箱结构方案的研究分析结果(每种结构都悬挂在一个碳-碳航空壳结构中)。第一种贮箱方案是蜂窝夹芯结构,夹芯中间保持真空进行绝热。第二种贮箱方案是整体加强蒙皮结构,采用低密度的、密封槽式低温泡沫进行绝热。第三种贮箱方案是非加强蒙皮结构,采用和第二种方案相同的泡沫绝热。评估了各种设计参数对贮箱重量的影响。贮箱结构主要根据气垫压力、液体静压力和空气惯性载荷的要求来确定。但也要考虑与推进剂的兼容性、断裂力学、热应力、最小蒙皮厚度约束条件及极限温度。本文还介绍了一些设计曲线,这些设计曲线反映了几种不同的设计参数对贮箱壁厚度的影响。利用这些设计曲线作为基本运载火箭可重复使用的轻飞行重量低温贮箱结构的分析工具。分析结果表明,压力稳定的、非加强蒙皮的、极限温度为400℉低温绝热铝贮箱,对于大多数的设计条件来说其重量是最小的。     

火箭贮箱排气对开式加注精度的影响

对闭式加注系统和开式加注系统特点进行介绍。通过理论计算和公式推导得出,在开式加注系统中,当加注常温易挥发推进剂时,贮箱排出混合气体量对加注精度影响较大,并得出了与贮箱排气量相关的因素,根据这些因素提出了进一步提高加注精度的设想。     

低温末级滑行过程中贮箱压力仿真分析和控制

根据长征八号（CZ-8）火箭二级浅箱起动飞行任务剖面的新特点,需要准确预示并控制在微重力、大气枕容积条件下低温贮箱内的压力变化规律。通过建立箭体姿态控制和低温两相流体力热耦合的贮箱压力仿真计算模型,对滑行过程中低温贮箱内推进剂晃动、气液之间的换热和蒸发冷凝过程进行仿真分析,获取了准确的氢箱气枕压力变化规律。同时提出了滑行段低温贮箱压力多专业协同耦合设计和控制方法,支撑了浅箱二次起动任务的顺利实施,并在飞行试验中得到了验证。     

运载火箭推进剂贮箱安全系数的选取

通过对推进剂贮箱的结构及其设计方法的分析,阐明推进剂贮箱适合弹性失效模式和常规设计方法,即安全系数法.对安全系数的性质、选取方法、取值的大小及其影响做分析,为贮箱设计选取安全系数提供参考.     

运载火箭推进剂交叉输送系统控制方法仿真研究

利用AMESim软件建立级间多贮箱并联的交叉输送系统仿真模型,利用交叉输送地面试验数据对模型进行修正,开展了2种控制方法的仿真计算,验证了采用截止阀控制和压力差控制:2种方法的可行性。研究表明：贮箱气枕压力和交叉管路流阻是影响推进剂交叉输送的重要因素;截止阀控制方案中贮箱压力的设计需重点满足芯级发动机最低泵入口压力条件,压力差控制方案中需综合考虑满足最低泵入口压力条件和维持芯级液位稳定的要求来设计贮箱压力;截止阀控制方案所需的助推贮箱压力较小、芯级液位控制难度更小,其性能更优。     

推进剂发射温度控制精度分析

分析运载火箭推进剂发射温度的控制目标和偏差来源，建立推进剂加注温度、推进剂发射温度偏差构成方程，并提出确定库房温度控制偏差限的方法。最后结合具体民用卫星发射，利用偏差构成方程分析各个偏差源造成的偏差。     

双基推进剂燃速温度敏感度的研究

降低推进剂的燃速温度敏感度对于改进发动机的性能有非常重要的实际意义。对双基推进剂引入催化剂和降速剂能够在提高或降低燃速、使压力指数下降或保持不变的同时，明显降低燃速温度感度系数及其对压力的依赖关系。这是推进剂凝聚相反应机制发生变化造成的。     

低温贮箱热力学排气系统建模及仿真分析

针对低温推进剂在轨贮箱蒸发量控制问题,建立低温贮箱热力学排气系统自增压和压力控制仿真模型,综合考虑贮箱封头气枕壁面模型、贮箱柱段气枕壁面模型、贮箱液体壁面模型、液相模型、环境模型、气液界面模型、气枕模型以及贮箱壁面液相-气枕壁面液膜模型等仿真模型,模型包含固体节点、气枕节点以及液体推进剂节点,通过对热力学排气系统J-T排气阀、换热器以及排气系统的耦合计算可得到相应的仿真数据。通过对NASA MHTB试验平台50%充灌率的试验进行仿真计算,结果表明,整个热力学排气系统运行过程的仿真数据与美国MHTB试验平台数据相吻合,可为低温推进剂在轨贮存仿真计算提供支撑。     

推进剂加注过程中泵气蚀问题的分析及改进

简述航天推进剂加注系统的加注方式,对泵式加注方式以及泵气蚀问题的产生和危害进行了着重阐述。为解决推进剂加注过程中离心泵的气蚀问题,从理论角度对泵气蚀问题进行了计算分析,梳理了主要影响因素,并结合航天推进剂加注系统的特点,形成了改进措施。针对某次试验过程中遇到的气蚀问题,结合上述分析进行了改进,改进后的试验结果与理论计算结果基本吻合,验证了计算分析及改进措施的合理性。     

高能复合改性双基推进剂的燃速特性(Ⅰ)——基本推进剂的燃烧特性

为明确双基推进剂每单位质量所含能量影响燃速的物理特性量，研究了燃烧波结构。利用氮气加压的套罩式燃烧器燃烧推进剂药条试样，观察了火焰，测量了火焰的温度分布。明确了最终火焰温度对燃速没有直接影响。推进剂含能量即最终火焰温度增加时，暗区的温度增加，与此同时推进剂的燃速增加。这是因为含能量增加时沸腾区的ＮＯ２气体增加，反应加速，在推进剂燃烧表面的温度梯度即热流束增加，促使燃速增加。     

简讯

再谈阿里安3发射失败失败原因业已肯定,阿里安3发射失败,主要原因是第三级发动机的液氢加注活门泄漏。阿里安3第三级液氢推进剂供给系统有两个活门:一个在氢贮箱的出口处,另一个是发动机的加注活门, 发射程序要求在第一级工作时就应打开液氢贮箱出口处的活门。以便预冷贮箱和活门之间的供给     

液氧全过冷加注在新一代运载火箭加注工作中的应用价值

针对全过冷液氧在新一代运载火箭加注工作中的应用价值进行分析,得到液氧全过冷加注能够有效控制贮箱内液氧温度、防止输送过程产生两相流、保证加注平稳,亦将简化发射场的发射加注流程,减少贮箱内的蒸发损耗和自动补加的次数,缩短加注时间,提高加注可靠性,对当今液氧加注系统设计和今后航天低温推进剂加注具有实用意义。     

低温液体运载火箭变形补偿量设计及试验方法

中国新一代运载火箭普遍采用无毒无污染的低温推进剂,当运载火箭在低温推进剂加注、增压的过程中会造成贮箱变形,需要管路系统和箭体结构设计合理的补偿量来适应。针对传统有限元分析计算效率低,提出一种补偿量设计的解析方法,获得结构在低温、压强和飞行载荷下的变形响应机理,实现贮箱在各类载荷下的变形量综合,并基于平面视觉测量原理进行试验验证。验证和对比结果表明,设计方法合理可行,精度能够满足运载火箭工程应用,为低温液体运载火箭的设计提供参考依据和理论支撑。     

某型号液体火箭飞行末段推进剂夹气影响分析

通过判读某型号液体火箭的燃烧室压力等异常遥测参数，对引起一级飞行末段火箭发动机燃烧室压力下降原因进行了故障定位，分析了产生推进剂输送管路夹气的机理；针对推进剂夹气对发动机系统、姿态控制系统的影响程度进行了重点分析，并提出调整推进剂加注量来消除故障，完善了火箭设计方案。     

AMMO推进剂的燃烧

研究决定和控制一种高能叠氮聚合物燃速的物理化学参数,这种聚合物为叠氮甲基甲基氧杂环丁烷(AMMO),含有一个高能叠氮基团。热分解和燃烧特性的实验结果表明,AMMO的热分解过程分二个阶段,第一阶段为叠氮基裂开放出氮气,放热反应;第二阶段为第一阶段分解的残渣进行不放热的分解反应。AMMO的燃速约为聚叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂的50％,与双基推进剂相同;燃速的压力敏感度也与双基推进剂相同。燃烧波温度分布测定结果表明,从气相进入燃面的热反馈量随压力增大而增加,燃面温度及燃面附近的放热量随压力增大而减小。     

NASA低温推进剂长期在轨贮存与传输技术验证及启示

液氢/液氧低温推进剂被认为是目前进入空间及轨道转移最经济、效率最高的化学推进剂,但其沸点低,低温推进剂长期在轨蒸发量控制及贮箱压力控制等成为核心技术难题。结合国内外研究情况,分析了美国近年来低温推进剂长期在轨贮存与传输关键技术及地面试验,重点探讨了主动制冷技术、大面积冷屏技术及其他被动热控技术相结合的技术方案,给出了低温推进剂长期在轨贮存与传输技术的未来发展趋势。     

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.     

危险气体监测系统设计及特性

危险气体监测对火箭发射起着重要作用，在火箭燃料加注过程中，为保证安全，需对低温贮箱共底压力和氢浓度进行连续监测，叙述了低温贮箱共底的危险气体监测系统设计及性能测试方法，给出应用帝例和试验数据。