航天技術(shù)概論論文

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1、航天技術(shù)概論論文中國(guó)新一代火箭及空間站建設(shè)發(fā)展王濤院系：能源科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)號(hào)：1130240131專(zhuān)業(yè)：能源動(dòng)力與工程指導(dǎo)教師：關(guān)英姿關(guān)鍵詞：火箭基組合推進(jìn)；中型火箭；大推力火箭；空間站目錄第一章新一代火箭的發(fā)展11」發(fā)展背景11.2火箭基組合推進(jìn)1121基本概念1122優(yōu)點(diǎn)1123國(guó)外的研究21.2.4國(guó)內(nèi)的研究21.3新一代中型火箭(長(zhǎng)征七號(hào)CZ-7)31.3.1發(fā)展背景31.3.2發(fā)展構(gòu)型31.4新一代大推力火箭4141長(zhǎng)征五號(hào)(CZ-5)41.4.2技術(shù)進(jìn)展41.4.3總結(jié)5第二章我國(guó)空間站建

2、設(shè)進(jìn)展與構(gòu)想62」建設(shè)進(jìn)展62.2建設(shè)構(gòu)想62.3未來(lái)空間站的總體構(gòu)想6第三章結(jié)語(yǔ)11參考文獻(xiàn)12第一章新一代火箭的發(fā)展1?1發(fā)展背景根據(jù)對(duì)我國(guó)航天發(fā)展需求的分析，未來(lái)我國(guó)將發(fā)射大量多種軌道的航天器，主要的典型任務(wù)載荷一方而基于以下衛(wèi)星平臺(tái)：新型返回式平臺(tái)、SAST1000平臺(tái)、“資源”一號(hào)平臺(tái)二資源”二號(hào)平臺(tái)、SAST3000平臺(tái)、低軌遙感大平臺(tái)；自旋式通信平臺(tái)、“東方紅“三號(hào)平臺(tái)”“東方紅”三號(hào)B平臺(tái)、SAST5000平臺(tái)、高軌遙感大平臺(tái)“東方紅”四號(hào)平臺(tái)、“東方紅”五號(hào)平臺(tái)等。與這些新的衛(wèi)星平臺(tái)相

3、同，我國(guó)大量特殊載荷(如空間站)也處于快速發(fā)展的過(guò)程屮。而舊冇的運(yùn)載火箭已不能滿(mǎn)足這些載荷的發(fā)射需求，因此，開(kāi)發(fā)研究新一代的運(yùn)載火箭勢(shì)在必行。⑴1.2火箭基組合推進(jìn)1.2.1基本概念火箭基組合推進(jìn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)RBCC(rocketbasedcombinedcycle)o是指在工作過(guò)程中根據(jù)飛行馬赫數(shù)的不同將經(jīng)歷四種工作模態(tài)，即火箭引射模態(tài)、亞燃沖壓模態(tài)、超燃沖壓模態(tài)和純火箭模態(tài)火箭引射模態(tài)，主要工作速度范圍為”0-3馬赫”嵌于流道中的一次火箭工作，通過(guò)其高速氣流的引射抽吸作用，引入二次空氣流，并在流道的燃

4、燒室內(nèi)組織二次燃燒，提高混合燃?xì)獾哪芰?，在純火箭的基礎(chǔ)上獲得推力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)比沖。亞燃沖壓模態(tài)，主要工作速度范圍為3-5馬赫”火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉或保持小流量，利用來(lái)流空氣的速度沖壓，在主流道中的燃燒室內(nèi)組織亞聲速燃燒，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的推動(dòng)。超燃沖壓模態(tài)，主要工作速度范圍為6?10馬赫發(fā)動(dòng)機(jī)只利用進(jìn)氣道對(duì)高超聲速來(lái)流進(jìn)行適當(dāng)壓縮，使其在燃燒室內(nèi)仍然保持為超聲速，在燃燒室中直接組織超聲速燃燒。純火箭模態(tài)，主要工作速度范圍為10馬赫以上。隨著飛行器逐漸飛出大氣層，來(lái)流空氣量逐漸降低并趨于零，此吋關(guān)閉進(jìn)氣道，結(jié)束超燃

5、沖壓，并再次點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，利用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將飛行器推入預(yù)定軌道，完成飛行任務(wù)。1.2.2優(yōu)點(diǎn)(1)減少燃料消耗，有效降低發(fā)射成本;（2）并實(shí)現(xiàn)快速的天地往返運(yùn)輸；（3）具備直接入軌能力及飛行空域和機(jī)動(dòng)變軌能力。1.2.3國(guó)外的研究（1）美國(guó)20世紀(jì)80年代美國(guó)NASP計(jì)劃極大地推動(dòng)了吸氣式高超聲速推進(jìn)技術(shù)”NASP計(jì)劃之后，美國(guó)于20世紀(jì)90年代啟動(dòng)了ASTP計(jì)劃,在這一計(jì)劃的帶動(dòng)下RBCC研究工作掀起了第二次熱潮。其中具右代表性的是Aerojet公司提出的Strutjet-RBCC方案，該發(fā)動(dòng)機(jī)屬于二

6、元式引射沖壓/超燃沖壓組合RBCC,其突出特點(diǎn)是采用進(jìn)氣道/二次燃燒室/噴管一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，4種動(dòng)力循環(huán)通過(guò)支板結(jié)構(gòu)在同一流道中接替工作，平穩(wěn)傳換。Strutjet-RBCC進(jìn)行了上千次地面風(fēng)洞試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)RBCC各個(gè)模態(tài)下的進(jìn)氣道特性和不同自由射流馬赫數(shù)下的發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了基本成功。Rocketdyne公司提出了A5-RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)方案”該發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是采用全同定式流道，一次火箭位于隔離段出口上下兩側(cè)”由于使用了獨(dú)特的流向渦混合技術(shù)，加強(qiáng)了燃料與空氣的混合，燃燒室長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得

7、非常短小。（2）歐洲航天局提出了未來(lái)空間運(yùn)輸研究計(jì)劃FESTIP,主要內(nèi)容是研究可重復(fù)使用飛行器系統(tǒng)”其中，推進(jìn)部分包含有RBCC推進(jìn)系統(tǒng)研究，已開(kāi)展了馬赫0?2.2范圍內(nèi)引射模態(tài)的工作性能研究。（3）日木宇航局從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，開(kāi)展了以重復(fù)使用飛行器為目標(biāo)的RBCC推進(jìn)系統(tǒng)研究，包括進(jìn)氣道，一次火箭，火箭引射模態(tài)、沖壓模態(tài)和超燃沖壓模態(tài)的地面宜連實(shí)驗(yàn)。1.2.4國(guó)內(nèi)的研究國(guó)內(nèi)的四北工業(yè)大學(xué)、北京動(dòng)力機(jī)械研究所、屮科院力學(xué)所和北京航天動(dòng)力研究所對(duì)火箭基組合推進(jìn)開(kāi)展了大量的研究，取得了較大的成果，獲

8、得了引射機(jī)理和影響因素，引射模態(tài)下SMC的DAB混合燃燒組織方式，獲得了零速條件下推力增強(qiáng)”通過(guò)利用小流量一次火箭羽流進(jìn)行火焰穩(wěn)定并結(jié)合支板m凹腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)張流道亞燃模態(tài)穩(wěn)定燃燒。完成了引射模態(tài)向亞燃模態(tài)的過(guò)渡實(shí)驗(yàn)，基本掌握了模過(guò)渡控制方法。建立了RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)總體設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法。⑵需要指出的是，我國(guó)在新型空天組合動(dòng)力的研究起步較晚，近十年來(lái)大量的研究工作主要集中在組合動(dòng)力的原理、機(jī)理和關(guān)鍵技術(shù)的突破上，單一模態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)性能還需進(jìn)一步提