桑格尔空天飞行器技术途径分析与思考

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回顾了德国桑格尔两级入轨空天飞行器方案的研究概况,对其总体方案、推进系统、气动布局、结构热防护设计中的难点与关键问题开展了分析,并详细讨论了相关技术途径的可行性.借鉴桑格尔空天飞行器方案的经验与教训,分析了空天飞行器研究中面临的若干关键难点问题,提出了未来空天飞行器发展路线与实施建议.
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核电池在空间探测、核工业等领域应用十分广泛,由于核电池结构和材料的特殊性,多采用基于等效热功率的方法对其进行功率测量.目前我国用于对核电池热功率测量装置进行计量的热功率标准装置存在准确度较低、稳定性较差的问题,为解决此问题,本文研制了一套标准热源装置,该装置由高精度恒流源、标准电阻、发热体、八位半数字多用表等部分组成,利用电流的焦耳效应将电能转化为热能.经试验证明,该装置在电流小于等于3 A的范围内,能够产生0.7~147 W的功率,相对扩展不确定度不大于2×10-3(k=2),为保障核电池热功率准确溯源
气体压力无接触式测量是激光技术应用的重要研究方向.为解决气体压力测量过程中的溯源问题,设计了一种基于激光干涉技术的压力测量方法,通过洛伦兹-洛伦茨方程、气体状态方程和光程差方程的理论研究,建立了基于光程差的压力测量模型,将压力测量问题追溯到光程变化量上.并以CO2为研究对象,搭建压力测量实验系统,开展了293,313,333 K温度条件下,压力范围为0.1~0.3 MPa的压力测量实验.实验结果显示:压力测量值与实际值有较高的吻合度,相对误差在5%以内,证明压力测量溯源模型的正确性,对变温环境下的气体压力
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针对数据采集系统断续性非典型采样故障,提出一种以正弦激励为基础,引入无故障拓展曲线为参照对象,使用不同故障点之间的稳定测量曲线段与相对应的拓展曲线段之间的延迟时间差,进行故障恢复时间确定的方法,最终以每个故障点的故障恢复时间、不同故障点的时间间隔为特征进行故障识别与表征.在实际获取的非典型故障曲线上的识别分析与表征结果,验证了本文所述方法的实用性与可行性.
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为获得不同燃料对RBCC发动机性能影响,基于部件及发动机试验数据,建立了采用控制体法,考虑热完全气体效应、化学平衡流动效应、黏性损失及热损失等影响的发动机性能分析模型.完成模型发动机分别采用煤油、CH4、H2燃料性能仿真,获得了给定飞行剖面不同燃料对发动机推力、比冲性能的影响.在给定研究条件下,结果表明:H2推力、比冲最高,火箭引射、火箭冲压及冲压模态推力分别是煤油的1.40、1.28、1.14倍,比冲分别是煤油的1.40、1.43、2.73倍;CH4推力、比冲与煤油相当,火箭引射、火箭冲压及冲压模态推力
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涡轮基组合循环(TBCC)发动机模态转换过程中推力陷阱问题需要得到解决.对比了国内外TBCC发动机推力陷阱问题的解决方案,分析了不同方案在选择时需要考虑的主要影响因素.结果 表明,变循环方案是以几何调节延缓涡轮发动机推力衰减来解决陷阱问题;而预冷方案和火箭助力方案是以大幅提高发动机整机推力来解决推力陷阱问题.TBCC发动机推力陷阱解决方案的选择,与飞行器的任务需求、发动机性能、燃料选择及技术成熟度等多重要素相关联,需要根据飞行器的具体要求及自身技术积累权衡确定.预冷方案可望在TBCC发动机中得到应用.