低温推进剂在轨加注关键技术研究进展与展望

低温推进剂在轨加注技术的应用可实现天地往返与空间转移解耦的新型航天运输模式,显著提升高轨运载能力,在未来空间大规模运输、深空探测任务中有着巨大应用潜力。针对低温推进剂在轨加注关键技术进行了研究,回顾了国外在实验室小规模与真实环境大规模下开展的试验研究,分析了在轨加注的未来应用场景及其应用优势,在此基础上对中国低温推进剂在轨加注技术的研究提出后续发展建议。

基于火焰面/进度变量模型的超声速燃烧IDDES模拟

为了清晰地描述超声速条件下的复杂流动与燃烧过程,建立了基于IDDES模型和火焰面/进度变量模型的湍流燃烧数值模拟方法,并应用于德国宇航中心(DLR)超燃冲压发动机的数值模拟。计算结果与实验数据符合良好,表明该方法可以较为准确地描述超声速湍流燃烧过程,也验证了经过可压缩性修正的火焰面/进度变量模型适用于超声速燃烧问题的求解。同时,利用k-ωSST模型对同一算例进行了计算,发现其对物理量分布的计算精度要低于IDDES模型,说明湍流输运过程的描述对火焰面/进度变量模型的计算精度有重要影响。

全流程数字化排水管道检测方法应用与研究

随着城市化进程的加快,城镇面积的不断扩容,城镇的排水量不断加大。为了防止“管道淤堵,雨污混接,遇雨成泽”等现象的发生,工程交付前对排水管道的检测与评估成为重中之重。排水管道检测需对每一段管道进行检测,工作量大,成果文件多,全流程人工作业成本高昂且不利于各类成果的梳理与归纳。本文通过自主研发的App结合北京山维EPS软件平台的脚本开发功能,提出一种全流程数字化的检测方法,减少了人工作业,提高了工作效率。

国内外先进推进技术发展综述

航天运输领域发展的核心目标包括提高运载能力、降低发射成本及减少发射准备时间等。相对于传统的化学推进技术,先进推进技术采用新能源或新机理,旨在从根本上满足未来对有效载荷、发射成本和发射周期的要求。对国内外组合动力装置、核聚变动力推进、离子推进、激光推进、核子脉冲推进、太阳帆推进、磁场帆推进、布萨德喷气推进、反物质推进等先进推进技术的研究进展进行综述和可行性分析,并给出了发展启示。

低温推进剂深度过冷加注技术研究及对运载火箭性能影响分析

介绍了运载火箭深度过冷加注技术国内外研究现状,分析了深度过冷加注对火箭性能影响。经分析显示,深度过冷加注在降低增压系统规模、减小贮箱容积需求、降低贮箱壁厚、提高发动机预冷适应性、提高推进剂整体品质及发射适应性、缩短加注发射流程等方面均有明显作用。提出了实现深度过冷加注的关键技术及主要技术方案设计。

垂直着陆过程推进剂流动行为特性及影响分析

可回收技术是实现运载火箭可重复使用的关键技术之一,采用垂直着陆的方式实现子级回收是当前研究的热点和难点,而运载火箭在起飞和垂直着陆过程中,对贮箱内推进剂的管理有较高的要求。首先调研分析了运载火箭回收技术的国内外研究现状及趋势,然后采用Flow 3D数值模拟的方法,研究了运载器垂直着陆过程中,贮箱内推进剂的流动行为特性;并对部分发动机在关机时刻的横向过载与轴向过载变化对箱内推进剂流体行为特性的影响进行了研究分析。结果表明:轴向过载变化一定的情况下,箱内推进剂的晃动幅值与横向干扰幅值相关,并且在部分发动机关机或其他轴向力突然减小的情况下,推进剂晃幅会被大幅放大,建议运载器在垂直起降过程中尽量保证飞行姿态,避免出现大幅横向干扰。

火箭基组合动力研究进展与关键技术

火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)推进系统大大拓展了飞行器的高度—速度包线,是重复使用运载器动力的主要发展方向。对RBCC推进系统研究的现状进行了总结,论述了RBCC推进在单级入轨、两级入轨及临近空间飞行器方面的应用前景,提出了RBCC推进及飞行器研制过程存在的若干问题和关键技术,并给出了发展建议。

滑行段低温推进剂流动及换热特性对气枕压力的影响研究

运载火箭在飞行过程中需要进行姿态调整以满足入轨要求,贮箱内推进剂在外界干扰力的作用下将发生晃动,由此引入了诸如气液接触面积、蒸发、冷凝过程及推进剂流动变化等不确定影响因素。实际飞行过程尤其是进入滑行段的初始推进剂晃动对贮箱内气枕压力及推进剂流动行为具有重要影响。在调研国内外运载火箭末级飞行过程中低温贮箱压力及推进剂流动特性的基础上,建立仿真模型,采用流体体积函数方法(VOF)分析滑行段推进剂流动特性变化对贮箱气枕压力的影响。

RL10系列氢氧发动机技术革新及启示

面向航天强国建设的顶层需求,系统梳理RL10系列膨胀循环氢氧发动机的基本原理、研制历程、技术演进路线、专项研究工作和典型试验,总结对我国氢氧末级发动机的研制启示,提出对我国首型膨胀循环氢氧发动机YF-75D的后续发展建议。