十多年来,夸祖鲁纳塔尔大学 (UKZN) 航空航天系统研究组 (ASReG)(现为航空航天系统研究所 (ASRI))的研究人员一直致力于开发用于亚轨道和轨道火箭的液体和混合推进系统。本文介绍了这些努力的进展,其驱动目标是为南非和非洲大陆建立自主的商业卫星发射能力。最近的成就包括凤凰号运载火箭在 17.97 公里的高度创下了非洲混合火箭的新高度记录,以及对 18 kN 标称推力的液氧 (LOX)/煤油 SAFFIRE ABLE 液体推进剂原型发动机进行静态测试。本文介绍了这两个系统的设计和性能细节,回顾了过去的成功和失败,并概述了 ASRI 当前和未来的研究方向。
关于普华永道太空行业,普华永道太空实践是PWC咨询实践的一部分,其中包括战略和咨询。PWC太空团队完全致力于太空领域。我们的团队包括来自全球普华永道网络顾问支持的所有太空部门的专家。我们的专业知识涵盖了整个太空领域,并跨越了从上游到下游的价值链。我们帮助实体,公共和私人,在不断变化的环境中面临其业务,技术和治理挑战。
本文介绍了全球范围内混合火箭发动机在太空运输中的应用发展现状。介绍了历史根源,并分析了在几十年内人们对混合技术兴趣不大之后重新审视该技术的原因。本文讨论了探空火箭、可重复使用亚轨道系统和运载火箭的现代发展,特别关注推进剂技术。各种推进剂组合包括使用液氧、过氧化氢、一氧化二氮和一氧化二氮-氧气混合物作为氧化剂。本文考虑了不同的燃料,并考虑了性能以及可获得的回归率等。本文介绍并分析了使用不同推进剂组合的车辆的初步计算结果。并与全球范围内提出的混合火箭配置进行了比较。本文指出了尚未解决的问题和几个未知数,包括混合火箭发动机的可扩展性问题、大型发动机的燃烧不稳定性、金属化燃料的燃烧效率、推进剂的体积性能以及车轮颗粒几何形状下的燃料残留质量。本文讨论了新型太空混合运载火箭(虽然通常级间可重复使用性有限)是否在成本上与其他化学火箭推进系统开发相比具有竞争力。本文总结了未来潜在的进步和技术机遇。进行这项研究的主要目的是对全球现有或目前正在开发的不同混合推进技术进行比较。
研究了废推进剂浸渍的耐火粘土砖样品在不同推进剂百分比、温度扫描和推进剂百分比下的热导率、热扩散率和比热的变化。将 0.0%、2.5%、5.0% 和 7.5% 重量的推进剂添加到砖坯中,并对直径为 12.6+0.1 毫米、厚度为 2-3 毫米的样品进行水平和垂直方向的烘烤。使用激光闪光技术从 30oC 到 100oC 进行温度扫描,以表征砖的热扩散率和比热。推进剂浸渍重量越高,热扩散率越低,比热容越大,热导率越低。对于相同的 7.5% 推进剂浸渍砖,垂直烘烤比水平烘烤具有更好的隔热性能。观察到参考砖的平均热导率是 0.7 W/mK。砖块中 7.5% 重量的推进剂浸渍可能导致垂直烘烤期间的热导率低于 0.5 W/mK。这种大幅减少无疑为建筑带来了绝缘解决方案,并带来了环保的处理解决方案。
缓解空间碎片问题需要实施卫星终止处置策略。潜在的有利解决方案之一是使用固体推进进行直接去义。本文概述了固体火箭电机的概念和开发以及专门用于DeOrbitation操纵的其他系统的组件。此解决方案是自2016年由ukasiwicz Research Network - 航空研究所与波兰合作伙伴合作的欧洲航天局。在成功开发并预先合格的新专用推进剂组成之后,还解决了其他设计挑战,以构建和测试电动机的工程模型。本文提供了有关需求及其对设计的影响的信息,进行了众多权衡的结果以及材料选择的注意事项。它还概述了推进剂测试的结果以及为运动开发计划的验证。工作还包括系统级别的方面,集群和可扩展性,以在广泛的未来卫星中实现。至关重要的零件以及最终实施 - 还讨论了推力向量控制系统。还计划了开发中的下一步,包括轨道示范。这证明可以在此具有挑战性的应用中成功使用固体火箭推进。
的砖块,而全球每年消耗的砖块约为 15000 亿块。为了满足这种过高的需求,使用过的原材料消耗得非常快,人们经常尝试探索结合替代可用废料的可能性,从而同时实现它们的利用和处理。使用不同类型的原材料包括有机可燃废料,例如烟头[1]、木炭[2]、甘蔗渣[3-7]、果壳[2,3,7]、纸[4,5]、花生壳[6]、橘皮[7]、塑料[8]、粪便[9]等,作为添加剂。可燃材料在烧制砖块的过程中会被消耗,这会导致砖块的孔隙率增加。这些添加剂会导致密度降低、吸水率增加和抗压强度降低。由于可燃材料浸渍的耐火粘土砖孔隙率高,另一个值得关注的问题是结构完整性的丧失。因此,砖块中添加的可燃材料的数量大多限制在 10-15% 左右。同样,不可燃废物如花岗岩 [10]、玻璃 [11,12],
该技术背后的理念很简单:通过在固体火箭发动机现有的燃料基础上引入液体单推进剂,可以控制火箭的功率和推力角度,使其更加灵活和可控。Exquadrum 创始人 Kevin Mahaffy 表示,如果将目前的固体火箭发动机技术想象成烟花火箭,点燃引信后就可以逃跑,那么单推进剂系统就像在烟花上加了一个操纵杆,这样你就可以控制烟花的飞行位置和速度。
• 与传统的火箭发动机制造工艺相比,金属增材制造在交付周期和成本方面具有显著优势 • 交付周期缩短了 2-10 倍,成本降低了 50% 以上 • 液体火箭发动机本身就很复杂,而增材制造提供了新的设计和性能机会 • 使用传统技术难以加工、交付周期长或以前不可能加工的材料,现在都可以通过金属增材制造来加工
CNTR 本质上是一种高性能核热推进 (NTP) 系统,其推进剂直接由反应堆燃料加热。CNTR 与传统 NTP 系统的主要区别在于,CNTR 不使用传统的固体燃料元件,而是使用液体燃料,液体通过离心力包含在旋转圆柱体中。CNTR 的性能目标是在使用氢推进剂时以 1800 s 的比冲提供高推力,在使用氨、甲烷或肼等被动可储存推进剂时以 900 s 的比冲提供高推力。如果实现,这样的性能将使人类 420 天的火星往返任务和其他先进的太空任务成为可能。高效使用任何挥发性物质作为推进剂的能力还可以极大地促进小行星和柯伊伯带天体等太空资源的开发。
课程方法——本课程将包括 20 个主题领域课程。主题 1 至 5、9 和 17 将以讲师讲授的形式进行。其余 13 个主题将由学生主导演讲和讨论。几名学生将准备演讲材料并主持每个主题讨论。典型的课堂课程将包括两到三名学生的演讲,描述他们对与该课程主题领域相关的特定主题的研究结果。所有学生都需要在 1 月 8 日星期三 3:00 之前以所有 13 个主题领域的排名顺序的形式向 Cantwell 教授提交他们的偏好。最终的主题领域作业将于 1 月 9 日在课堂上提供。在 1 月 14 日讲座之前,学生必须提交一段提案,确定他们计划在指定主题领域研究和展示的主题。主题可以是讲师准备的建议主题列表,也可以由学生提出自己的主题。请注意,第一次学生主导的演讲是在 1 月 23 日。演讲后的一周内,每位学生将提交一份大约 10 页的个人书面报告,内容涉及他们的主题领域/主题。报告应采用提交给 AIAA 推进和能源论坛(前身为联合推进会议)的论文格式。请参阅 http://www.aiaa.org/events-learning/events/Technical-Presenter-Resources 报名参加三个学分的学生将被分配四个主题(四份书面报告)。报名参加一个学分的学生将被分配两个主题(两份书面报告)。讲师将在课程开始时提供每节课的资源材料清单,但学生可以根据需要在其演讲中加入其他资源。所有学生都应熟悉每节课的主题,并在课程期间为课堂讨论提供意见。评分——最终课程成绩将由三个权重大致相等的因素决定:1)学生主导的每个主题领域/主题所准备材料的质量;2)学生报告的质量和完整性;3)学生在课堂上参与课程所涵盖的所有不同主题领域讨论的质量。资源——本课程的资源可在我的网站 http://web.stanford.edu/~cantwell/ 上找到,其中包括 AA283 和 AA103 的课程材料。AA284 课程材料文件夹中有一个文件夹,其中包含 Karabeyoglu 教授的 AA 284 讲座。AA284A 课程材料文件夹中还提供了讲座和许多与 AA284A 特定主题领域相关的参考资料。