重复使用运载器的近期发展

简要介绍了重复使用运载器的近期发展状况、包括美国的Ｘ－３３／ＲＬＶ技术计划,日本的重复使用运载器计划和欧空局的欧洲未来空间运输研究计划等,最后针对重复使用运载器的发展提出了一些看法和建议。     

展望21世纪的火箭运载器

通过分析认为，为满足２１世纪空间站活动、商业卫星发射、月球资源开发和空间环境保护等的需要，必须发展低成本、高可靠、无污染的运载器。既应发展重复使用的火箭运载器，亦要发展价廉的一次性使用火箭；通过对火箭进行可靠性设计，对易出现故障的控制系统和动力系统分别采取硬件冗余和功率冗余的方法提高运载火箭的可靠性；同时应采用无毒液体推进剂，并为彻底消灭空间垃圾而努力。     

用于可重复使用运载器的带空气液化和浓集系统的推进装置

给出了一种低速飞行时使用空气－涡轮－火箭发动机、高速飞行时使用火箭发动机加速、且二者都以液氢为燃料的完全可重复使用、水平起降、从地球发射入轨的运载器方案。用液体空气循环为涡轮－火箭发动机提供氧化剂。当涡轮－火箭发动机以Ｍａ＝２～５或６在大气中飞行时，可收集、分离和贮存纯液氧，为后继火箭发动机提供９０％的氧化剂。这样可使起飞重量和所需推力大大减小。在收集空气末段降低轨道高度，可减小翼面积，从而增大载荷。用现代材料（如石墨聚合物）直接取代铝或铝锂合金是达到单级入轨运载器结构重量目标的关键因素。采用“驾波器”气动力构型，也是一项很有希望减轻运载器重量的措施。     

重复使用运载器陶瓷热防护系统

热防护系统是航天飞行器,特别是重复使用运载器的关键技术之一.该系统要求材料具有隔热效果好、重量轻、结构简单、安装和更换容易、寿命长等特点.本文介绍了重复使用航天飞行器的陶瓷热防护系统的材料组成、性能、制备及构件的安装.     

重复使用运载器发展趋势及特点

自从上个世纪五六十年代人们提出重复使用运载器的概念，到现在的四五十年里，重复使用运载器的发展取得了很大的成就，同时也历经了不少挫折与失败。由于重复使用运载器具有极高的军事和民用价值，因此越来越受到世界各国的高度重视，当前又掀起了一股新的重复使用运载器研究热潮。本文综合分析了世界各国重复使用运载器的发展趋势、特点及从中得到的一些经验教训，值得我国发展重复使用运载器时借鉴和参考。     

重复使用运载器气动数据库设想

分析了建设重复使用运载器气动数据库的必要性,提出了此数据库的基本框架和基本要求,设想了整个数据库软件的基本形式.最后指出,在我国重复使用运载器研制的起步阶段就关注气动数据库的建设工作,不仅有利于后续工作的开展,而且对于整个气动研究工作再上新台阶将产生重要的推动作用.     

我国重复使用运载器发展思路探讨

重复使用运载器是航天运输系统未来发展的主要方向,具有重要的军事和民用价值。一次性使用运载器技术日益成熟,世界航天大国都在积极开展重复使用运载器方案探索与关键技术研究。简要分析了世界开展重复使用运载器的研究状况,总结了重复使用运载器的发展趋势,并根据我国的技术现状与特点,提出了我国重复使用运载器“顶、背、跑”的渐进式发展思路。     

重复使用运载器贮箱的研制现状

研制轻质高强度的低温贮箱是美国发展重复使用运载器（RLV）的最关键技术之一。介绍了低温贮箱的研制情况和存在的问题,以及给我们的启示。     

重复使用运载器气动性能CFD研究

应用CFD方法研究了两级重复使用运载器上升段和轨道器再入段的气动性能.结果表明:轨道器升阻性能、纵向静稳定性能、横向静稳定性能及亚、跨声速段航向静稳定性能均满足气动总体设计基本要求,其它性能有待改进;运载器上升段气动性能与一般运载火箭类似,只是升阻比偏高,使用摆动喷管后可以保证纵向和横向稳定性.     

可重复使用运载器上升段运动分析

本文简要介绍了可重复使用运载器的特点和飞行过程,并针对串联两级可重复使用运载器,在建立其动力学数学模型的基础上,计算分析了其上升段的动力学运动过程,可为RLV的上升段弹道优化设计以及RLV方案研究提供有力的支持.     

印度研制可重复使用运载器

目前，印度可重复使用运载器的研制工作正处于方案论证阶段，已经完成了技术验证机的结构设计和制造工艺研究。该验证机计划于两年后发射升空。     

可重复使用运载器的工程化姿态控制系统设计

基于古典控制理论和BTT倾斜转弯控制技术,设计了可重复使用运载器(RLV)的大气层内姿态稳定控制系统.控制系统采用角速率和加速度作为PI控制的反馈信号,系统实现简单,可同时满足侧向大、小扰动情况下的姿态稳定控制要求.数值仿真结果表明该方案有效可行.     

液氧甲烷重复使用运载器关键技术发展研究

基于液氧甲烷发动机的重复使用运载器在重复使用和使用维护方面具有优良的性能,成本更低。世界各国正在加速开展相关研究及工程研制,典型代表包括火神运载火箭、朱雀二号运载火箭等。对基于液氧甲烷发动机的重复使用运载器的技术特点、面临的技术挑战进行分析,并基于此提出后续重点研究内容,包括重复使用总体设计与评估技术、上升再入返回着陆一体化制导导航与控制技术、大尺寸轻质结构与制造技术、重复使用液氧甲烷发动机技术、健康管理预测与重复使用运行维护技术、重复使用热防护技术等,为后续开展液氧甲烷重复使用运载器工程研制奠定基础。     

第二代可重复使用运载器及其再入制导技术

可重复使用运载器是未来航天运输系统发展的主要方向,各大国正围绕其关键技术开展积极的研究。第2代可重复使用运载器对再入制导技术的自主性、安全性和可靠性提出了更高的要求。分析了各国可重复使用运载器的发展概况,给出了可重复使用运载器再入的特点。重点综述了针对第2代可重复使用运载器开发的各种新型再入制导方法,并讨论了有待深入研究的可重复使用运载器再入制导关键技术。     

重复使用运载器再入动力学建模研究

通过对重复使用运载器再入动力学建模技术的研究,提出以再入飞行器导航常用的WGS-84世界大地坐标系为参考,在北天东坐标系建立飞行器再入质心动力学方程和描述飞行姿态的建模方法,建立可兼顾再入返回和高精度着陆需求的通用刚体动力学模型;借鉴运载火箭与导弹等弹性飞行器动力学模型的应用经验,提出混合坐标法,首先用准坐标系描述飞行器等效刚体的刚性平动和转动,然后用有限元理论描述弹性飞行器相对于等效刚体的复杂弹性振动,最后利用弹性变形引起的附加攻角和侧滑角产生的附加力和力矩体现刚体和弹性振动耦合的刚弹耦合动力学模型建模方法,并基于再入通用刚体动力学模型建立适用于面对称重复使用运载器的再入刚弹耦合动力学模型。结果表明:建立的重复使用运载器再入动力学模型充分考虑了地球椭球体和自转的影响,模型物理意义明确,工程实用性强。     

英国未来的SKYLON可重复使用运载器

SKYLON是英国20世纪90年代提出的一种采用涡轮火箭发动机为动力的水平起降、单级入轨运载器,其新颖的轻质结构设计是在吸取了HOTOL可重复使用运载器的经验教训基础上完成的.详述SKYLON的设计方案和采用的"佩刀"(SARBE)发动机方案.     

重复使用运载器GN&C技术发展趋势及特点

重复使用运载器(RLV)将大幅度降低现役航天运载器的发射准备时间、成本,并提高其可靠性、安全性,是航天运输系统的发展方向.制导、导航与控制(GN&C)系统是RLV的核心技术之一,先进的RLV的GN&C技术不仅能缩短设计周期、降低成本,而且对复杂多变的飞行环境具有较强的鲁棒性,从而提高了飞行器的安全性.指出了RLV的GN&C系统的要求、特点,总结了近年来该领域的研究成果,提出了下一步需研究的问题.     

重复使用运载器在线轨迹生成技术研究

提出一种与重复使用运载器末端区域能量管理制导策略相适应的在线轨迹生成技术。首先,形成在线轨迹生成技术相关的概念,分析在线轨迹生成技术的思想,给出轨迹设计方法。这种方法充分考虑RLV的飞行能力,根据当前的状态和末端期望的状态,规划动压剖面,利用质点动力学方程在空间上的等价,在动压剖面上规划高度剖面,并且将各种动态约束融入到轨迹设计中,自主生成一个物理上可飞的、稳定的轨迹剖面,减少轨迹设计的迭代次数和时间。最后在不同的初始条件下进行了在线轨迹设计,结果表明了此方法的鲁棒性和实用性。