系列化构型运载能力设计余量留取方法研究

发布时间：2021-11-07 00:22

　　调研了美国航天型号研制中设计余量留取的情况,结合系列化构型论证工作,对运载能力设计余量留取问题进行了初步研究,分析了关键参数对运载能力的影响,针对不同目标轨道、系列化构型的差异,探索得到了运载能力设计余量差异化留取的方法。 

【文章来源】：宇航总体技术. 2020,4(01)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

美国航空宇航型号研制过程中的增重情况(百分比)

为了处理由于不确定性带来的超重问题,设计师将在预示出的运载能力上扣除一定比例——这部分质量被称为设计余量。如何决策设计余量是一个重要的设计策略;设计余量应合理留取,以覆盖研发过程中的超重、技术成熟度欠缺以及其他未知因素。过多的余量将导致系统规模过大,而过少的余量将可能导致许多问题的发生,最终无法满足性能要求。在航天飞机设计流程以及首飞中,由于设计余量不足、工程方法等因素导致运载能力缺口约45000磅,首飞运载能力仅为20000磅。在初始论证阶段,轨道器留取10000磅设计余量,这些余量在1975年就因系统超重等原因消耗殆尽。后续,航天飞机为了提高运载能力,对固体助推器、外贮箱、氢氧发动机以及轨道器等部段采取了许多减重措施及改进方案,这些措施导致操作流程更加复杂,给系统研制带来很大困难。航天飞机28.5°倾角、100海里近地轨道的原设计能力为60000磅,最终实现的运载能力为55250磅。航天飞机运载能力演变情况见图2。相关资料记载[1],美国运载火箭的研制,在前述结构部段余量的基础上,额外考虑15%的运载能力余量,以应对其他潜在风险和不确定因素。

结构质量减少1t对运载能力的影响对比

【参考文献】：
期刊论文
[1]简化弹道设计方法在运载火箭型号论证中的应用[J]. 张博俊,王俊峰,李大鹏,肖清.  弹道学报. 2019(03)
[2]The Development Characteristics and Trends of Heavy Launch Vehicles[J]. QIN Tong,RONG Yi,QIN Xudong,ZHANG Zhi.  Aerospace China. 2018(04)
[3]发动机推力调节能力对系列构型运载火箭总体性能影响研究[J]. 范瑞祥,郑立伟,宋强,黄兵.  载人航天. 2014(05)
[4]我国新一代中型运载火箭的发展展望[J]. 范瑞祥,容易.  载人航天. 2013(01)



本文编号：3480800