运载火箭飞行载荷测量与分析

为获取运载火箭结构在飞行过程中准确的截面动态载荷,基于应变测量原理设计了一套飞行载荷测量系统,通过多向载荷标定试验获得结构的灵敏度矩阵,采用非线性载荷模型将飞行过程测量的应变响应转换为截面的动态飞行载荷。在某型号中首次开展了运载火箭飞行载荷测量工作,获得了二级箱间段和有效载荷支架在整个飞行过程中的轴向力、弯矩载荷,并与飞行时序、地面模态试验结果进行了详细对比,结果表明：2个部段的飞行载荷数据质量良好,飞行载荷有变化的时段均与飞行时序对应,并与过载的遥测结果趋势一致,同时也发现了多项飞行动态载荷的特点,为载荷设计提供了数据支撑,有助于后续型号的优化与改进设计。     

运载火箭起飞载荷分析用的残余柔度法

本文介绍了运载火箭起飞载荷动态分析用的一种新方法。运载火箭用其自由-自由模态表示!并加上发射台连接界面处的残余柔度项。发射台以结构刚度和质量矩阵,或者以模态综合形式加以模拟。这种组合公式对于运载火箭/发射台静态界面是极其精确的,因而能提供精确的界面载荷和瞬态响应。采用极好的数字调节技术能容易地模拟运载火箭从发射台分离情况。惯性坐标系统能确定完整的载荷向量,从而简化了分析和数据校正。     

空射运载火箭轨迹/穿越距离优化设计

空射运载火箭轨迹设计受载荷、载机安全性、姿控能力等多因素限制,为了解决空射运载火箭面临的复杂多约束条件下的轨迹优化问题,提出了一种考虑穿越距离、最大载荷约束、最大控制能力的轨迹优化设计方法。建立了机箭穿越距离模型与载荷计算模型,通过将上述模型转换为过程约束引入轨迹优化问题中,利用伪谱法对轨迹优化问题进行求解,从而实现多约束条件下的空射运载火箭上升段轨迹快速优化。在此基础上,梳理了空射运载火箭轨迹设计中影响火箭穿越距离、最大载荷的典型参数,分析了参数间的制约关系。仿真结果表明:该方法能够实现多约束条件下的空射运载火箭上升段轨迹优化,为空射运载火箭研制提供参考; 从降低火箭最大飞行载荷以及总体性能提升角度考虑,空射运载火箭应在较高高度进行投放,投放后以最大角速率将攻角调节至最大值,保证火箭快速穿越稠密大气,同时应尽可能缩短穿越距离,避免火箭在低空加速。     

增加导流装置对多通结构强度影响分析

输送路多通承担将贮箱推进剂均分后供给发动机使用的功能,其内部流场稳定性、结构强度可靠性均直接影响运载火箭动力系统的正常工作。多通球体内增加导流装置有利于稳定内部流场,但破坏了球体结构完整性,对多通产品的结构强度可能产生不利影响。为探明增加导流装置对多通结构强度的影响规律,对增加了导流装置的多通产品开展静、动强度试验研究,并利用ABAQUS和n Code软件对多通产品的疲劳特性开展仿真分析。研究结果显示增加导流装置主要影响了球体在高内压载荷下的应力分布,而对低内压、随机振动载荷下结构的动响应和疲劳寿命影响不大。结果对新一代运载火箭输送路多通产品设计具有借鉴意义。     

某大型低温火箭高空风载荷分析

为了在发射概率、飞行安全约束条件下,稳妥提升某大型运载火箭结构效率,对火箭飞行中高空风载荷Qα值进行了分析,明确了该型运载火箭在低纬度滨海发射场环境中发射使用的结构承载余量.     

基于大型翼伞可控回收的箭体结构与分离方案设计

对于高密度发射的运载火箭,迫切需要采取对火箭改动最小,风险和装备成本最小的控制措施,显著减小火箭落区面积,规避重要基础设施,减小对落区社会生活的影响。以某运载火箭助推器为例,在考虑现有火箭的运载能力、载荷与力学环境、结构气动外形及内部空间的基础上,提出了一种基于大型翼伞可控回收的箭体结构与分离方案设计构思,主要包括大型翼伞分离方案设计、助推器头锥结构改进设计及助推器头锥内伞系统结构集成化设计等。该技术的开展有效减少了箭体结构分离过程的分离能源,简化了结构方案,降低了结构质量,为长征系列运载火箭可控回收工作奠定了基础。     

全箭动特性试验八点自由悬吊系统适应性分析

通过研究全箭动特性试验八点自由悬吊系统的适用性范围,指导全箭动特性试验的方案设计.研究方法是基于八点自由悬吊系统的结构形式,结合长征五号(CZ-5)运载火箭和长征五号B(CZ-5B)运载火箭的结构形式和试验状态质量特性变化,进行试验状态的助推部段的结构静力分析,同时对状态转换模拟液加注和排泄典型状态进行结构静力分析,通过对比分析受力状态和规律,进而优化模拟液加注和排泄流程.分析结果表明相对CZ-5,CZ-5B助推尾段的剪力载荷较大,载荷最大值发生在CZ-5B起飞状态相关的状态转换过程.由于最大载荷状态存在影响结构安全余量的风险,优化了模拟液加注泄出流程,降低结构载荷.最终通过试验验证,证明了优化方案的有效性.     

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。     

能源号——苏联的巨型运载火箭

能源号运载火箭它是一种全新设计结构、推力大、寿命长的运载火箭,这些特点使它至少与使用得最多的联盟号运载火箭(A4)一样地扩大其性能。能源号性能提高表现在能把100吨载荷送入近地轨道。这相当于目     

基于气囊缓冲方式的重复使用运载火箭回收着陆仿真分析与试验验证

运载火箭重复使用是降低发射服务成本的重要技术途径之一,重复使用运载火箭会经历多次回收着陆载荷,是影响箭体结构重复使用性能的重要因素。设计了排气式气囊着陆缓冲方案,建立了运载火箭子级有限元模型,基于气囊排气及缓冲理论真实模拟了气囊排气爆破过程和气固耦合缓冲过程,通过开发二次程序完成了重复使用运载火箭子级回收软着陆瞬态动力学冲击仿真。获得了过载随竖直着陆速度和水平着陆速度变化的响应面,找到了过载指标、应力指标满足设计要求情况下的最大竖直着陆速度。以仿真结果为输入指导了重复使用运载火箭子级着陆试验,仿真结果与试验结果吻合,验证了排气式气囊着陆仿真方法和参数设置的正确性。     

运载火箭结构振动疲劳损伤的工程分析方法

基于Miner线性累计损伤理论推导结构的正弦振动、定频振动、随机振动的疲劳损伤计算公式,结合有限元方法,以管路为例给出了结构在正弦、定频、随机振动载荷下的疲劳损伤工程分析方法和流程,可用于运载火箭结构的振动疲劳损伤分析和疲劳耐久性设计。     

苏联运载火箭的发展前景

在第一颗人造卫星发射以后的二十五年里,苏联为把载荷送入轨道已经研制成五种主要运载火箭。本文对苏联运载火箭计划今后可能的发展前景进行了评论。     

大力神Ⅲ运载火箭的商业应用

运载火箭除用于军事目的外!它可将各种有效载荷送入近地低轨道、转移轨道和地球同步轨道,如何把研制成功的运载火箭用于商业服务,已成为当前拥有运载火箭各公司的重要目标之一,本文分析了推力大、可靠性高、制导系统完善、推进剂安全并可长期贮存使用等因素是商务竞争的主要条件,同时,针对大力神火箭介绍了在火箭结构、发动机、控制系统等方面进行改进设计以适应商业应用的情况,介绍了运载载荷随飞行时间的变化曲线、运载火箭飞行速度随时间变化的曲线等。     

基于摄动制导的运载火箭一子级落点控制

针对运载火箭一子级落点横向散布较大的现状,找出了落点横向散布主要影响因素,提出在一级飞行后段施加摄动制导的一子级落点控制方法,并针对入轨精度和与载荷相关的特征参数作了影响分析。经分析表明,该方法能显著减小一子级横向散布,对入轨精度影响极小,不会导致箭体结构破坏,有利于弹道设计和落区安全工作的开展。     

运载火箭大型关键承力产品激光沉积增材制造技术研究

针对TC11钛合金芯级捆绑支座激光熔化沉积成形制造过程开展了工艺研究和产品试制,通过对比分析验证了不同成形方向结合区对本体性能无明显影响,证明了原材料粉末中氧元素对本体性能的强化作用,并提出了合理的粉末原材料含氧量控制范围.试制件1.5倍工作载荷静力试验考核合格,通过材料升级与增材制造技术结合实现了结构减重和快速制造的目的,为运载火箭大型复杂结构关键承力产品制造提供了一条新的途径.     

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。     

新一代大型运载火箭大推力直接入轨高精度姿态控制方法

为解决一级半构型的千吨级大推力新一代大型运载火箭直接入轨时刻5m直径机架变形结构干扰大、20吨级巨大载荷条件下刚晃与弹晃交联耦合严重、百吨级低温发动机氧涡轮泵停转后效干扰大、主发动机关机后姿态控制能力显著不足等难题,提出了一种分时段多维增益自适应调整技术,动态调整关机后效段姿控系统滚动通道增益,可以有效提升载荷分离时刻...     

液体运载火箭启动过程气枕压力变化分析

以氦气瓶贮气闭式控制增压系统启动过程气枕压力变化规律为研究对象,讨论了增压系统响应时间、不同初始气枕容积、不同发动机流量启动加速性对启动过程气枕最小压力的影响。分析结果表明:对于大中型液体运载火箭,如能有效控制增压系统响应时间,使用较小的初始气枕容积即可保证启动过程发动机入口压力要求及贮箱载荷条件要求,可有效提高箭体结构效率。     

美国主要运载火箭计划的直接费用

本文简要介绍了每一卫星计划中计划的直接费用,计划直接费用包括总载荷费用和运载火箭直接费用,并且列表叙述了现行一次性使用的运载火箭的直接费用。同时还介绍了每次飞行的直接费用与年发射率的关系。     

美两家公司分别提出新的火箭方案

马丁·马丽埃塔公司提出一种大型运载火箭,这种大型运载火箭能把重为15万磅的载荷送入近地轨道。这种低成本的一次使用运载火箭所使用的贮箱和发动机可以和其它运载火箭上的贮箱、发动机进行互换。国防部已申请1.1亿美元来研制一种用于战略防御计划的大型运载火箭。