重复使用运载火箭液体动力技术发展

重复使用是未来运载火箭更新换代的技术发展趋势,是降低航天发射成本、实现规模化航天发射的有效途径。重点概述了国内外垂直起降重复使用运载火箭动力技术的发展现状,分析了垂直起降重复使用运载火箭发射和回收全任务剖面,总结了垂直起降重复使用运载火箭动力技术的特点,包括宽范围入口压力多次启动技术、大范围快速高精度推力调节技术、故障诊断及健康管理技术、状态检测与维修维护技术等。

运载火箭段间连接螺栓组设计方法

运载火箭形体非常大,为了制造、存储和运输的方便,往往需要将火箭箭体沿特定的面分割开来,分段制造,然后安装使用。各段之间的连接采用螺栓组,但现有螺栓组设计方法大多考虑机器底座的安装和法兰连接,对运载火箭段间连接设计并不方便。文中详细推导了火箭箭体在受弯和轴向拉/压载荷作用时,螺栓最大拉力计算公式和预紧力计算公式,并详细分析了压溃条件,最后,通过实例对文中提出的设计方法进行了验证。

基于空中回收的运载火箭尾舱挂取方案设计及仿真分析

运载火箭空中回收的挂取过程是整个回收过程中最关键的环节之一。针对运载火箭尾舱空中挂取的全流程,开展了将直升机作为回收平台的钩取装置设计,主要包括拉力传感器、过载保护装置、减载装置以及末端的执行机构。翼伞和减速伞从火箭尾舱的底部弹出,挂取装置可通过挂取翼伞顶部的牵顶伞实现对回收体的挂取操作。通过对挂取过程的仿真分析可以看出,回收体的质量增大时,过载显著增加,而当翼伞的收伞时间增加时,减载效果明显。

一种面向运载火箭电气系统的模块化分级供配电体制

针对运载火箭电气系统供电电缆规模偏大、拓扑复杂、易引发跨级供电潜通路等问题,提出了一种电气系统模块化分级供配电方案。将运载火箭各级分别规划为一个独立的供配电单元,供配电单元内采用通用化设计,实现对内部负载的一体化供电;供配电单元间、电气系统箭地间、供电母线间电气隔离,以避免供配电单元间的电气耦合,彻底消除级间潜通路,降低设计难度,最终使得运载火箭电气系统供配电体制具备系统层级模块化特征和供配电单元即插即用能力,为未来电气系统供配电架构的标准化设计和运载火箭分级测试提供技术基础。

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。

固体运载火箭铁路运输侧翻吸能系统技术研究

对固体运载火箭在铁路运输过程中出现侧翻异常工况下的安全性进行研究,在调研、分析多种减振吸能方案的基础上,提出了缓冲气囊和蜂窝金属组合的侧翻吸能系统技术方案。采用Hypermesh和LS-DYNA软件进行侧翻仿真计算,结果表明:该方案可将火箭侧翻跌落的加速度由27g降为8.91g,发射筒与车厢的接触碰撞力由382.59kN降为无接触,可明显提高固体运载火箭在铁路运输侧翻等异常工况下的生存能力,为后续固体运载火箭专用铁路车的设计提供重要指导。

高燃压中型运载火箭发射地面低高度排导技术

综合高燃压中型运载火箭高密度发射燃气流地面排导需求及烧蚀风险分析,提出基于地面双面导流装置与高位挡流墙结合的地面低高度排导技术方案。利用火箭发射燃气动力学研究总结的燃气流膨胀特性以及导流型面设计方法,解决了地面低高度排导技术涉及的地面导流装置导流型面气动设计以及尺度控制两个关键问题。地面低高度排导技术方案设计与燃气流场瞬态仿真多轮叠代,实现了燃气流排导烧蚀范围合理控制,避免了燃气流低高度排导烧蚀反溅影响箭体。地面低高度排导技术采用专利支撑的喷水冷却防护方案实现高燃压中型运载火箭发射燃气流强烧蚀环境发射系统、发射设施综合防护。基于喷流缩比试验相似性控制方法研制了1∶10比例喷流缩比试验系统,通过喷流缩比试验验证确认高燃压中型运载火箭发射燃气流能够实现地面低高度安全、顺畅排导,同时与发射台、导流装置结构融合的阵列喷水方案能够行之有效解决高燃压中型运载火箭地面低高度排导强烧蚀难题。

一种运载火箭第一子级回收方案设计方法

针对可回收火箭的总体设计,提出了一种用于运载火箭第一子级回收方案的设计方法。首先,建立火箭子级运动模型,为便于确定回收推力大小和调节范围,在模型中引入了推力比例因子和推力调节因子。然后,探讨回收推力和推进剂剩余量的对应关系,并通过飞行时间给出剩余推进剂的约束条件。最后,从设计的角度确定回收基本过程,并通过仿真算例制定火箭子级的回收方案。所提方法详细给出了回收过程中火箭发动机的推力大小、推力调整范围、工作时间、落点位置、最大速度以及着陆段的起始速度和高度的估计。算例表明所提方法可以实现回收过程的关键参数确定。

大连公交线路运载能力调查研究

研究围绕大连公交线路运载能力进行调查和分析。通过选取10条公交线路,采用实地跟车记录的调研方式,对各条线路的运行总里程、上座率、线路营收情况、人群分布、票价优惠情况等进行研究。发现大连公交线路运载能力基本饱和,老年人群在工作日乘坐率不高,周末乘坐率略有升高,公交线路整体营收能力不高。基于此,提出两条对策建议,对大连市公交运营管理提供一定的借鉴。

寻常型银屑病患者血清脂质运载蛋白2、基质金属蛋白酶9水平与病情及预后的相关性分析

目的探讨寻常型银屑病(PV)患者血清脂质运载蛋白2(LCN2)、基质金属蛋白酶9(MMP9)水平与病情严重程度及预后的相关性。方法选取2021年1月至2022年2月于延安大学附属医院就诊的88例PV患者作为研究组,采用银屑病皮肤面积和严重指数(PASI)评分对PV患者病情进行评估,根据病情分为轻度组(n=46)、中度组(n=31)、重度组(n=11),根据治疗后6个月内的皮损消退程度分为预后良好组(n=67)、预后不良组(n=21),另选取同期于延安大学附属医院体检的年龄、性别、体重指数与研究组相匹配的健康人群88例为对照组。采用Spearman法分析PV患者PASI评分与血清LCN2、MMP9水平的相关性,采用受试者操作特征(ROC)曲线分析血清LCN2、MMP9预测PV患者预后的临床效能。结果研究组与对照组的年龄、性别、体重指数、吸烟史占比、饮酒史占比方面比较差异均无统计学意义(P>0.05)。研究组血清LCN2、MMP9水平高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。重度组患者血清LCN2、MMP9水平高于中度组和轻度组,中度组患者血清LCN2、MMP9水平高于轻度组,差异均有统计学意义(P<0.05)。经Spearman法分析结果显示,PV患者PASI评分与血清LCN2、MMP9水平均呈正相关(r=0.666、0.518,P<0.05)。预后不良组患者血清LCN2、MMP9水平均高于预后良好组,差异有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线分析结果显示,血清LCN2、MMP9联合检测对PV患者预后的预测效能优于二者单独检测(P<0.05)。结论PV患者血清LCN2、MMP9表达水平与病情严重程度密切相关,二者联合检测对PV患者的预后状态具有较高的预测效能。

血清胱抑素C、尿微量白蛋白、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白联合检测在早期肾损伤患者中应用价值

目的:探究血清胱抑素C(CysC)、尿微量白蛋白(mAlb)、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)联合诊断在早期肾损伤中应用效果。方法:将2022年1月—2024年1月在漳州市中医院诊治糖尿病患者80例,根据肾小球滤过率(GFR)水平分为早期肾损伤组(A组)38例、单纯糖尿病组(B组)42例,并选择同期体检健康人员38例纳入对照组(C组),检测所有患者血清CysC、NGAL、尿mAlb水平,分析其对早期肾损伤的诊断价值。结果:与C组比较,A组、B组CysC、mAlb、NGAL水平均升高,差异均有统计学意义(P<0.05);与B组比较,A组CysC、mAlb、NGAL水平均高,差异均有统计学意义(P<0.05)。CysC、mAlb、NGAL敏感度均低于联合诊断,差异均有统计学意义(P<0.05);CysC、mAlb、NGAL单独诊断特异度与联合诊断特异度差异均无统计学意义(P>0.05);CysC、mAlb、NGAL准确度均低于联合诊断,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:CysC、mAlb、NGAL水平在早期肾损伤患者中呈异常高表达,且联合诊断早期肾损伤有着较高效能,可对早期肾损伤进行较为准确的鉴别。

运载火箭液氢泄回两相流数值仿真研究

针对运载火箭在发射场中止发射需泄出液氢的问题,基于AMESim软件中的两相流模型库及开发者接口,对运载火箭泄回过程中的液氢两相流动进行了数值仿真。通过开发者接口进行原理级建模,开发了重力流驱动管路模型,并对其进行了两相流仿真验证。针对发射场液氢泄回过程,结合开发的重力流模型,搭建了包含氢贮箱、氢排气管路、液氢泄出地面管路,及阀门子模型的液氢泄回仿真系统。在氢箱总容积66m^(3)且与外界换热功率为27000W的条件下,对液氢在自身重力作用下泄出的过程进行了数值仿真,得出了液氢泄回过程中主管路及各分支管路的流量、温度、气液两相变化的数值仿真结果。

固体运载火箭发射轨道一种快速生成方法

通过采用牛顿迭代法快速优化发射方位角,克服了发射方位角初值偏差过大的缺陷,极大缩短了优化时间。通过采用基于特征参数网格化的程序角优化设计技术,建立了程序角设计参数数据库,在机动发射的情况下能够快速进行参数插值,避免了大量优化计算过程,有力地支持了机动发射情况下发射轨道的快速生成。最后通过仿真证明设计算法的有效性和正确性。

羟基红花黄色素A干预脑缺血再灌注损伤后星形胶质细胞脂质运载蛋白2的表达

背景:缺血性脑卒中严重威胁人类健康,缺血缺氧后星形胶质细胞大量表达脂质运载蛋白2加重脑损伤,但其具体机制并不清楚。羟基红花黄色素A具有抗缺血、抗氧化、抗血栓及抗炎等作用,其是否影响脑缺血缺氧后星形胶质细胞表达脂质运载蛋白2,目前尚不清楚。目的:探究羟基红花黄色素A对脑缺血再灌注损伤后星形胶质细胞中脂质运载蛋白2表达的影响及机制。方法:(1)将30只成年SD大鼠随机分成3组:假手术组、大脑中动脉闭塞再灌注组、羟基红花黄色素A组,后2组建立大脑中动脉闭塞再灌注模型,羟基红花黄色素A组在再灌注后以12 mg/kg的剂量腹腔注射羟基红花黄色素A。采用Longa评分法评估神经功能缺损程度,采用TTC染色法测定脑梗死体积,Western blot和免疫荧光检测JAK2/STAT3通路及脂质运载蛋白2的表达,ELISA法检测白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α水平。(2)将星形胶质细胞分为4组:正常组、糖氧剥夺复糖氧组、羟基红花黄色素A组、AG490组,后3组建立糖氧剥夺复糖氧模型,在糖氧剥夺期间分别用75μmol/L羟基红花黄色素A、10μmol/L酪氨酸磷酸化抑制剂AG490处理星形胶质细胞8 h,进一步验证羟基红花黄色素A对脂质运载蛋白2的作用机制。结果与结论:(1)与假手术组相比,大脑中动脉闭塞再灌注组大鼠脑梗死体积明显增加,并伴有神经功能损伤加重(P<0.01),羟基红花黄色素A治疗可以减小脑梗死体积,改善神经功能(P<0.01);(2)大脑中动脉闭塞再灌注组p-JAK2、p-STAT3和脂质运载蛋白2的表达高于假手术组(P<0.01),羟基红花黄色素A治疗后抑制了p-JAK2、p-STAT3和脂质运载蛋白2的表达(P<0.01);(3)大脑中动脉闭塞再灌注组炎性因子白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α水平高于假手术组(P<0.01),羟基红花黄色素A治疗后抑制了白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α表达(P<0.01);(4)体外实验糖氧剥夺复糖氧组p-JAK2、p-STAT3、脂质运载蛋白2的表达高于正常组(P<0.01),加入AG490后JAK2、STAT3磷酸化降低,脂质运载蛋白2表达被抑制(P<0.01)。结果表明,羟基红花黄色素A可能通过调控JAK2/STAT3信号通路抑制缺血缺氧后星形胶质细胞中脂质运载蛋白2的表达,从而减轻脑损伤。

2023年国外重复使用运载火箭发展综述

1概述近年来,美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰”(Falcon)系列火箭凭借复用能力,实现了高频次发射,极大提升了进入空间能力,支撑了“星链”(Starlink)低轨巨型星座的部署和应用,同时还有效降低了发射成本。当前,SpaceX公司正在发展完全重复使用的“星舰”(Starship)系统,百吨级的低成本、高频次发射能力或将进一步推动航天产业的颠覆性变革。

海上跨域运载编队队形配置问题研究

无论是战争时期还是和平时期,海上跨域运载都是关乎国家利益的重要行动,而护航编队的队形配置是海上跨域运载行动中需要重点关注和考虑的问题。该文针对海上跨域运载编队的队形配置问题,采用定量分析方法,建立了护航军舰拦截海面目标模型,对双舰伴随跨域运载时编队规模和护航军舰位置进行了分析,得出了在保证拦截到目标情况下护航军舰与运载编队的队形配置条件,并结合实际情况给出海上跨域运载编队队形配置需要重点关注的问题。该结论不仅从定性方面,还着重从定量方面为海上跨域运载行动指挥提供决策支持。

基于运载量的带式输送机模型构建及节能效果分析

目前,在设计带式输送机时为了考虑各种状况,通常以确保稳定运行为前提来设计最大运行速度,但是这样设计会导致能耗过大,其设计速度与实际不匹配。因此为提高带式输送机的能源利用率,文章通过对影响带式输送机运行阻力的因素进行深入分析,以某带式输送机为实际技术参数为案例,进一步计算了物料的最佳横截面积建立输送量与带速之间的关系,并建立了不同运载量下的速度模型。结果显示,通过优化其带式输送机的输送能力,当其运载量在200~700t/h时,对应的输出功率与原设计方案相比至少能够节省68.15 kW·h的能源。

固液捆绑运载火箭发射场综合保障能力建设研究

发射场综合保障能力是新型固液捆绑运载火箭发射成功的核心基础条件,保障能力建设的关键在于提升火箭总体要求与发射场保障之间的匹配度。首先,着眼提升单次测发任务成功率,分析了火箭技术要求与地面设备保障之间的匹配性,指出发射场高效保障的规律特点;其次,着眼提升年发射量,进一步分析了火箭全年发射频度与发射工位射后修复准备能力之间的匹配性,指出发射场能力提升的路径措施;最后,论述了箭地匹配盲点的危害和识别防控。实践证明,箭地匹配性的充分论证和有效提升,对增强火箭发射效能具有重要的现实意义。

谷神星一号运载火箭的时变模态参数辨识

针对运载火箭这一大型复杂系统,单纯依靠机理分析难以建立能够精确描述其时变特征的动力学模型,借助模态辨识技术获取其在飞行状态下的时变动力学特性尤为必要。面向运载火箭的飞行模态辨识需求,发展基于时变自回归滑动平均模型的仅输出递推辨识方法,引入指数加权遗忘机制进行时变特性跟踪,能够在激励未知的情况下仅基于响应数据准确快速辨识运载火箭的时变模态。以谷神星一号运载火箭为例,开展飞行遥测数据的快速处理,准确辨识发射准备阶段和飞行阶段的关键低阶时变模态,辨识结果与有限元分析结果的变化规律相互吻合,验证了所提时变模态仅输出递推辨识方法是有效可行的,服务了运载火箭有限元模型修正和姿控系统设计的实际工程需求。