亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        新型運載火箭技術(shù)發(fā)展及思考

        2020-02-04 07:39:36劉秉魏威陳海鵬
        國際太空 2020年12期
        關(guān)鍵詞:火箭設(shè)計

        劉秉 魏威 陳海鵬

        (1 北京宇航系統(tǒng)工程研究所 2 中國運載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心)

        運載火箭的能力有多大,一個國家航天發(fā)展的舞臺就有多大。近年來,在載人航天、月球探測、行星探測等國家重大工程牽引下,新一代運載火箭、上面級等陸續(xù)首飛和投入應(yīng)用,我國運載火箭綜合性能顯著提升,有力支撐我國邁入航天強國行列。但是,對標(biāo)國際先進水平,我國運載火箭在技術(shù)水平、商業(yè)化綜合競爭力等方面仍存在差距與不足。本文通過對新型運載火箭特征進行研究,提出我國新型運載火箭的主要技術(shù)發(fā)展路線及實施建議,以實現(xiàn)我國未來新型運載火箭的高質(zhì)量、高效率和高效益發(fā)展。

        1 全球運載火箭發(fā)展現(xiàn)狀

        全球科技發(fā)展日新月異,航天領(lǐng)域的新技術(shù)應(yīng)用也層出不窮。對世界航天領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)進行分析,能夠準(zhǔn)確判斷全球運載火箭的發(fā)展現(xiàn)狀。

        1)火箭發(fā)射次數(shù)明顯增加。根據(jù)公開報道統(tǒng)計,2010-2020 年,全球運載火箭發(fā)射次數(shù)明顯上升。對2011-2015 年、2016-2020 年( 截 至2020 年9 月10 日)世界各國發(fā)射次數(shù)分別進行統(tǒng)計分析,從世界各國發(fā)射次數(shù)對比看,我國2016-2020 年共完成138 次發(fā)射,較前5 年增長近一倍,位居全球前列。

        不同國家發(fā)射次數(shù)對比

        2)火箭市場融資規(guī)模持續(xù)擴大。國際商業(yè)火箭市場持續(xù)火熱,隨著多型火箭成功投入商用,融資規(guī)模不斷擴大。例如,太空探索技術(shù)公司(SpaceX)創(chuàng)立于2002 年,2008 年其獵鷹-1(Falcon-1)火箭首次成功,這期間主要依靠馬斯克個人投資;2008 年至今,隨著后續(xù)型號不斷成功,SpaceX 發(fā)展進入快車道,政府也在政策、技術(shù)、經(jīng)濟上給予支持;隨著火箭成功率持續(xù)增加,資本的注入也給公司注入活力[1]。

        3)火箭發(fā)射成功率有所下降。對2011-2015 年、2016-2020 年全球運載火箭發(fā)射數(shù)量和成功率進行了分析,相比2011-2015 年,2016-2020 年(截至2020 年9 月10 日)全球發(fā)射次數(shù)增長的同時,失敗次數(shù)也有所增加;全球發(fā)射成功率降低近1 個百分點;主要原因是部分新火箭投入使用,技術(shù)不成熟致使飛行失利相對偏多。

        全球運載火箭發(fā)射數(shù)量和成功率

        4)火箭多星發(fā)射任務(wù)逐步增多。隨著小型衛(wèi)星技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)星座計劃的蓬勃發(fā)展,多星發(fā)射任務(wù)逐漸增多。我國運載火箭“一箭多星”發(fā)射記錄為長征六號運載火箭首飛任務(wù),一次將20 顆衛(wèi)星送入軌道。SpaceX 公司獵鷹-9(Falcon-9)運載火箭已成功完成15 批895 顆“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射(截至2020 年10 月24 日),一次可將約60 顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星送入太空。

        5)火箭重復(fù)使用能力提升。當(dāng)前SpaceX 公司的獵鷹-9 火箭和“獵鷹重型”(Falcon Heavy)火箭具有實用化的子級重復(fù)使用能力。從回收模塊種類看,獵鷹- 9 火箭已實現(xiàn)一級和整流罩2 種模塊產(chǎn)品的回收,并已成功完成61 次一級回收。從回收后再次實現(xiàn)飛行的次數(shù)看,目前獵鷹- 9 火箭一級重復(fù)使用飛行次數(shù)為6 次(截至2020 年10 月18日),不久有望達到10 次。從回收后再次發(fā)射的時間間隔看,目前一級回收后再次發(fā)射的最短時間為51 天[2]。

        獵鷹-9 火箭一級回收

        對近年航天領(lǐng)域發(fā)展變化數(shù)據(jù)的分析可以看出,全球運載火箭領(lǐng)域現(xiàn)狀呈現(xiàn)如下特點:①運載火箭發(fā)射次數(shù)顯著增加,發(fā)射市場持續(xù)繁榮;②商業(yè)運載火箭公司逐步發(fā)展壯大,市場競爭更加激烈;③重復(fù)使用運載火箭投入應(yīng)用,創(chuàng)新發(fā)展占得先機。

        2 新型運載火箭的特征分析

        本文從多種角度對新型運載火箭的特征分析如下:

        1)新技術(shù)應(yīng)用。隨著設(shè)計、制造與發(fā)射應(yīng)用方面大量新技術(shù)涌現(xiàn),運載火箭以實現(xiàn)快速設(shè)計、批量制造、低成本、高可靠、易使用、高安全為產(chǎn)品特征。例如,美國電子號火箭的“盧瑟?!卑l(fā)動機(Rutherford engines)依靠無刷直流電機和高性能鋰聚合物電池來驅(qū)動推進劑泵,省去了大量復(fù)雜的推進劑管路與閥門、燃氣發(fā)生器等裝置,降低了復(fù)雜度,提高了可靠性,降低了制造成本。美國相對論公司(Relativity Space)計劃使用世界最大的3D 打印系統(tǒng),即“星際門”(Stargate)金屬3D 打印系統(tǒng)快速制造火箭中至少95%的零件。同時,火箭采用無人值守測試發(fā)射、智能飛行控制等新技術(shù),火箭測發(fā)控制和飛行更可靠、更安全。具備重復(fù)使用能力,執(zhí)行發(fā)射任務(wù)更經(jīng)濟。

        電子號火箭的“盧瑟?!卑l(fā)動機

        相對論公司的大型3D 打印機和3D 打印的縮比貯箱樣機

        2)市場競爭力。運載能力指標(biāo)不再是火箭市場競爭力的唯一指標(biāo)。在海量衛(wèi)星星座部署等新需求催生下,運載火箭進化形成以產(chǎn)業(yè)化、低成本生產(chǎn)為代表的新能力,進一步向更經(jīng)濟、更靈活、更便捷發(fā)展。新型運載火箭的競爭力體現(xiàn)在綜合指標(biāo)方面,包括可靠性、經(jīng)濟性、快速履約能力、安全性等?;鸺挠脩趔w驗也尤為重要,需能為用戶提供進入空間的整體解決方案,讓飛天旅途更加高效。具體包括:有效載荷力熱環(huán)境條件好、接口適應(yīng)性強、可靈活搭配不同有效載荷,多樣化專車、拼車搭載服務(wù)等。

        基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法

        3)系統(tǒng)工程。傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程需要在前期設(shè)計中暴露盡可能多的風(fēng)險,以降低錯誤成本。這使得很多大型項目在前期設(shè)計上大量地耗費時間和精力,無法快速進入工程實踐。新型運載火箭在研制流程上,需要針對頂層需求提前進行迭代,加快迭代速度。通過采用基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法,完成頂層需求分解與指標(biāo)的閉環(huán)驗證,形成科學(xué)的管理模式,面向技術(shù)、面向產(chǎn)品、面向過程、面向管理,從設(shè)計-生產(chǎn)-操作等不同維度化解風(fēng)險。

        4)設(shè)計生產(chǎn)。運載火箭設(shè)計試驗方面逐步實現(xiàn)數(shù)字化,充分發(fā)揮仿真試驗在研制過程中的預(yù)示作用;生產(chǎn)方面推進“智慧工廠”建設(shè),優(yōu)化總裝、測試流程,構(gòu)建流水化“脈動式”生產(chǎn)線,提升火箭生產(chǎn)效率。

        5)高性能動力。運載火箭發(fā)動機的推力、大面積比可延伸噴管、深度節(jié)流、高能/無毒推進劑等技術(shù)或指標(biāo)方面獲得突破,發(fā)動機的比沖、推質(zhì)比等關(guān)鍵指標(biāo)技術(shù)水平實現(xiàn)升級,火箭運載效率、使用維護性能、智能化水平和上面級軌道轉(zhuǎn)移效率等頂層指標(biāo)大幅提升。

        綜上,新型運載火箭的特征具體體現(xiàn)在以下幾個方面:①重復(fù)使用是新型運載火箭的顯著特征;②快捷生產(chǎn)制造提升新型運載火箭的市場競爭力;③智慧化是新型運載火箭的發(fā)展方向;④高性能動力為新型運載火箭提供有力支撐。

        航天分布式協(xié)同生產(chǎn)制造

        3 我國新型運載火箭發(fā)展的技術(shù)路線

        依照新型運載火箭的總體特征,我國新型運載火箭可按如下技術(shù)路線發(fā)展:

        1)重復(fù)使用技術(shù)路線。子級模塊或重要部段采用重復(fù)使用技術(shù)是提升火箭市場競爭力的有力手段。我國運載火箭將根據(jù)重復(fù)使用運載火箭技術(shù)特點,按照逐步驗證、重點突破的發(fā)展策略,通過演示驗證飛行,突破落回GNC 技術(shù)、主發(fā)動機多次點火啟動技術(shù)、主發(fā)動機推力調(diào)節(jié)技術(shù)、落回著陸機構(gòu)技術(shù)、柵格舵控制技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù),最終實現(xiàn)運載火箭的低成本重復(fù)使用。

        2)智慧化技術(shù)路線。人工智能的迅速發(fā)展已經(jīng)深刻改變世界,在圖像識別、自動駕駛、工業(yè)控制、醫(yī)療健康等領(lǐng)域均已有成熟應(yīng)用。推動航天技術(shù)與人工智能深度融合,圍繞設(shè)計與驗證、生產(chǎn)與制造、測試與發(fā)射、飛行與評估4 個頂層需求能夠推進運載火箭智慧化發(fā)展;重點針對智能飛行與評估,通過頂層故障適應(yīng)性設(shè)計,實現(xiàn)故障檢測、隔離和處置,最大程度消除和降低單個產(chǎn)品失效對飛行任務(wù)的影響,實現(xiàn)飛行故障情況下的正常入軌或者進入救援軌道,確保由基于偏差設(shè)計向基于故障設(shè)計的研制模式跨越。

        3)快捷生產(chǎn)制造技術(shù)路線。加強運載火箭生產(chǎn)制造過程中的單元化、自動化、數(shù)字化、信息化建設(shè),打造多類型優(yōu)化組合的航天產(chǎn)品生產(chǎn)線,提升組批能力;通過建設(shè)分布式協(xié)同生產(chǎn)模式,構(gòu)建全三維數(shù)字化制造能力以及新材料的加工能力,實現(xiàn)敏捷制造、精益生產(chǎn);同時建立總裝脈動生產(chǎn)線,從設(shè)計信息、裝配指令、物流管理等方面實現(xiàn)無紙化管理,物流系統(tǒng)實現(xiàn)大批量、多站位、高聯(lián)動。

        4)高性能動力技術(shù)路線。發(fā)展高性能動力技術(shù),未來運載火箭發(fā)動機應(yīng)具備深度節(jié)流和故障自我診斷功能,以適應(yīng)多種工況的需求;發(fā)動機需具備多次啟動能力,為可重復(fù)使用火箭奠定基礎(chǔ)。目前,大推力發(fā)動機、大面積比可延伸噴管、深度節(jié)流、高能/無毒推進劑等先進技術(shù)已經(jīng)取得突破,發(fā)動機的比沖、推質(zhì)比等關(guān)鍵指標(biāo)技術(shù)水平的升級,將大幅提升我國運載火箭的任務(wù)能力。

        4 我國新型運載火箭發(fā)展的實施建議

        為研制世界一流運載火箭,支撐我國航天強國建設(shè)。我國新型運載火箭具體需在型號產(chǎn)品、專業(yè)技術(shù)、研制手段、組織管理等方面實現(xiàn)升級與突破。

        型號產(chǎn)品

        運載火箭應(yīng)重點從“能力強、效益高、領(lǐng)域廣”三個方向推進發(fā)展,逐步實現(xiàn)由陸基發(fā)射,向空基發(fā)射及天基組裝發(fā)射等方式轉(zhuǎn)變,并由一次性使用,向部分重復(fù)及天地往返可重復(fù)使用發(fā)展。

        1)能力強。開展并完成新一代載人火箭研制,以發(fā)射載人飛船和月面著陸器進行載人登月關(guān)鍵技術(shù)的先期驗證;推動重型運載火箭立項研制,支撐月球空間站、月球基地建設(shè)、火星采樣及各種深空探測任務(wù)實施。

        2)效益高。針對星座組網(wǎng)和衛(wèi)星發(fā)射,基于“模塊化、組合化、系列化”的理念,構(gòu)建能力梯度合理、研產(chǎn)布局優(yōu)化、適于大規(guī)模制造與發(fā)射的新一代中型運載火箭系列,通過版本演進,在滿足型號發(fā)射任務(wù)的同時,開展新技術(shù)驗證和應(yīng)用,推動技術(shù)的更新?lián)Q代,真正具備國際市場競爭力。

        3)領(lǐng)域廣。推進運載火箭快速響應(yīng)發(fā)射技術(shù)體系建設(shè),全面實現(xiàn)快速響應(yīng)固體火箭的工程化應(yīng)用,兼顧不同用戶的發(fā)射需求;開展運載火箭海上發(fā)射技術(shù)研究,在海上按照“小步快跑、先固后液、先小后大”的思路,完成海上發(fā)射體系建設(shè);由于空射運載火箭具有發(fā)射窗口靈活、射向選擇范圍寬、殘骸落區(qū)限制小等優(yōu)勢,可執(zhí)行快速機動等多種任務(wù),應(yīng)開展運載火箭空中發(fā)射技術(shù)研究,形成運載火箭的空射能力。

        專業(yè)技術(shù)

        專業(yè)技術(shù)是新型運載火箭發(fā)展的內(nèi)核根本,支撐實現(xiàn)運載火箭朝著“更智能、更安全、更便捷、更高效、更經(jīng)濟”的方向發(fā)展。

        1)更智能。采用智能飛行與評估技術(shù),實現(xiàn)箭上在線彈道規(guī)劃,故障發(fā)生時根據(jù)任務(wù)評估結(jié)果,對于仍能完成的任務(wù)可在線生成新的優(yōu)化彈道;采用故障診斷和在線控制重構(gòu)技術(shù),在系統(tǒng)發(fā)生故障后,能夠根據(jù)故障診斷結(jié)果、風(fēng)險評估結(jié)果和當(dāng)前飛行狀態(tài),實現(xiàn)控制參數(shù)在線重構(gòu)和在線控制力動態(tài)分配。

        2)更安全。采用落區(qū)控制技術(shù),實現(xiàn)殘骸落點的精確控制,大幅提升落區(qū)安全性;實施連接器自動對接等技術(shù),實現(xiàn)加注和泄出無人值守,大幅提升測發(fā)安全性;用智能機器人技術(shù)在危險操作和環(huán)境惡劣崗位替代人工操作。

        3)更便捷。采用狀態(tài)參數(shù)遠程監(jiān)控等技術(shù),利用實時信息傳輸,實現(xiàn)遠程發(fā)射支持;利用高碼率天基測控等技術(shù),取消測量船,降低任務(wù)保障成本;采用電氣一體化設(shè)計,基于網(wǎng)絡(luò)化綜合技術(shù),強化箭上能源管理,箭地一體化測控,通過箭上設(shè)備自主測試實現(xiàn)地面測發(fā)的一鍵操作;應(yīng)用先進無線技術(shù),廣泛使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)、無線供電、無線測試,實現(xiàn)箭地、箭上測量無纜化,簡化操作。

        4)更高效。采用載荷精細化設(shè)計等技術(shù),提升設(shè)計水平,釋放設(shè)計余量,進一步提升運載效率;應(yīng)用高強合金和復(fù)合材料技術(shù),實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)化設(shè)計;發(fā)展高性能動力技術(shù),提高發(fā)動機的比沖和推質(zhì)比,發(fā)動機具備深度節(jié)流和故障自我診斷功能,適應(yīng)多種工況的需求;采用集成流體系統(tǒng)技術(shù)(IVF),降低結(jié)構(gòu)重量,延長在軌時間,縮短測試周期,提升上面級使用性能。

        5)更經(jīng)濟。采用增材制造、沖壓一次成型等技術(shù),降低產(chǎn)品的制造難度,實現(xiàn)產(chǎn)品化生產(chǎn),降低運載火箭的生產(chǎn)成本;實施綜合電子技術(shù),從功能上進行優(yōu)化和融合,減少設(shè)備數(shù)量和重量,降低運載火箭的產(chǎn)品成本;應(yīng)用可重復(fù)使用技術(shù),實現(xiàn)核心關(guān)鍵器件的重復(fù)使用,降低運載火箭使用成本。

        沖壓一次成型火箭貯箱結(jié)構(gòu)件

        研制手段

        以科技創(chuàng)新為驅(qū)動力,統(tǒng)籌產(chǎn)品全過程、全壽命期服務(wù)保障,建設(shè)高效、智能、協(xié)調(diào)、集約的運載火箭研制體系,提升研制工作的效益、效率和效能。

        組織管理

        以卓越管理為核心,推動卓越績效模式向產(chǎn)品管理體系和技術(shù)管理體系延伸,形成產(chǎn)品、技術(shù)、管理三大創(chuàng)新體系。質(zhì)量是工作的底線,以崗位設(shè)計規(guī)范化和產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)信息化為目標(biāo),建立一體化質(zhì)量管理體系,推進研制生產(chǎn)流程精細化再造。

        5 結(jié)束語

        “探索浩瀚宇宙、發(fā)展航天事業(yè)、建設(shè)航天強國,是我們不懈追求的航天夢?!蓖ㄟ^不懈奮斗,我國一定能夠建設(shè)能力更大、覆蓋更全、方式更多樣的世界一流運載火箭,滿足近地軌道自由進出,月球、火星等天體的載人探測和更遠的星際探索任務(wù)需求。新型運載火箭的發(fā)展必將支撐我國進入世界航天強國行列,在人類歷史的長河中熠熠生輝!

        猜你喜歡
        火箭設(shè)計
        火箭在出征路上的“吃穿住行”
        軍事文摘(2022年12期)2022-07-13 03:11:20
        何為設(shè)計的守護之道?
        《豐收的喜悅展示設(shè)計》
        流行色(2020年1期)2020-04-28 11:16:38
        飛起來的紙火箭
        瞞天過海——仿生設(shè)計萌到家
        設(shè)計秀
        海峽姐妹(2017年7期)2017-07-31 19:08:17
        有種設(shè)計叫而專
        Coco薇(2017年5期)2017-06-05 08:53:16
        飛出去吧,火箭!
        運載火箭
        透視奇妙的火箭
        一卡二卡国产av熟女| 中文字幕亚洲情99在线| 18禁止进入1000部高潮网站| 少妇性bbb搡bbb爽爽爽| 玩弄人妻少妇精品视频| 国产精品免费观看久久| 三级4级全黄60分钟| 宝贝把腿张开我要添你下边动态图| 一二三四在线视频社区3| 欧美精品AⅤ在线视频| 国产女人91精品嗷嗷嗷嗷| 亚洲av人片在线观看调教| 精品人妻码一区二区三区红楼视频 | 日韩精品视频免费在线观看网站| 少妇高潮惨叫久久久久电影69| 强开少妇嫩苞又嫩又紧九色| 国产乱了真实在线观看| 情侣黄网站免费看| 免费男人下部进女人下部视频| 国产一区二区三区啪| 亚洲国产成人Av毛片大全| 国产精品亚洲精品日产久久久| 亚洲伊人久久综合精品| 亚洲精品国产二区在线观看| 日本免费一区二区久久久| 亚洲av片无码久久五月| 亚洲avav天堂av在线网爱情| 免费看奶头视频的网站| 激情亚洲的在线观看| 国产最新一区二区三区| 中文字幕人妻av四季| 精品人妻av一区二区三区麻豆| 人妻少妇不满足中文字幕| 无码av中文一区二区三区桃花岛 | 国产夫妻精品自拍视频| 日本人妖熟女另类二区| 美丽人妻在夫前被黑人| 无码成人aaaaa毛片| 亚洲中文欧美日韩在线| 高清av一区二区三区在线| 国产一区二区黄色的网站|