动力冗余技术对全箭可靠性影响研究

发布时间：2022-01-14 10:27

　　为了论证动力冗余技术对全箭可靠性提升的作用以及采用动力冗余技术的必要性,通过介绍苏联N-1火箭、美国土星系列火箭、航天飞机以及法尔肯系列火箭动力冗余应用的情况,针对"多台数、小推力"的情况,提出了单台发动机故障引起系统故障的故障风险系数以及在执行动力冗余策略过程中失效的冗余风险系数,分析了在故障风险系数和冗余风险系数下,采用动力冗余技术对系统可靠性的影响。 

【文章来源】：导弹与航天运载技术. 2020,(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

6台冗余1台策略下ε1、ε2对动力系统可靠性影响（Q=0.985)

本文对ε1和ε2进行全域值研究，在实际工程应用中，虽然单台发动机发生扩散性故障和控制执行失效的概率根据不同型号各异，但都比较低，应用动力冗余技术对全箭可靠性提升有明显效果。随着运载火箭技术的不断提高，特别是电子信息技术的飞速发展以及新材料和新工艺的不断应用，运载火箭的发动机水平、传感器精度、测量和控制技术等都取得了很大的进步。发动机单机引起系统故障的故障风险和冗余策略执行失效的风险也会越来越低。这也是N-1火箭在20世纪60年代4次发射均未成功，而法尔肯系列火箭成功实施动力冗余技术的原因之一。4 结论

土星五号火箭一级采用5台F-1发动机，由于F-1发动机推力太大，不具备动力冗余的能力，而其二级安装了5台J-2发动机（见图1），一定条件下具备动力冗余能力。在土星五号发射阿波罗13号时，由于POGO振动引起二级中心发动机提前2 min关机，依靠外围的4台发动机，土星五号将阿波罗13号送入了190 km的地球停泊轨道[7]。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]重型运载火箭总体技术研究[J]. 张智,容易,秦曈,孙冀伟.  载人航天. 2017(01)
[3]一次性运载火箭飞行失利量化分析研究[J]. 郑立伟,秦曈,何巍,龙乐豪.  导弹与航天运载技术. 2016(02)
[4]运载火箭动力冗余技术[J]. 张智,容易,郑立伟,宋强.  载人航天. 2013(06)
[5]国外月球探测运载火箭故障分析[J]. 丁文华.  国际太空. 2007(09)
[6]50年来全球航天运载器的可靠性[J]. 李海波.  强度与环境. 2007(02)
[7]美国航天飞机故障一览[J]. 宗言.  中国航天. 2003(05)



本文编号：3588340