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2025年4月火箭发动机学术动向
2025-05-28 73

概况

本月订阅论文共50篇,参与研究的作者数量达223人,来自90家机构,其中合作研究机构数量达74对。研究范围涵盖了动力装置与推进系统,固体火箭发动机技术,液体火箭发动机技术,燃烧与流体力学,材料与制造工艺等学科领域。总体来说,本月研究呈现出多元化和深度化的特点,涵盖固体火箭发动机、液体火箭发动机、核热火箭发动机及推进系统等多个领域。研究内容涉及燃烧特性、材料性能、结构设计、故障诊断与优化方法等关键技术。其中,固体火箭发动机的研究聚焦于不稳定燃烧、点火过程及材料烧蚀性能;液体火箭发动机则深入探讨了冷却特性、涡轮泵动力学及工装设计;此外,新型推进系统如核热火箭发动机和电推进系统的探索也取得进展,展现了创新性和前瞻性。

研究重点


本月订阅的论文覆盖了动力装置与推进系统,固体火箭发动机技术,液体火箭发动机技术,燃烧与流体力学,材料与制造工艺等学科领域,各重点学科领域占比详情如下,本月论文一定程度反映出火箭发动机及推进系统领域的研究热点与发展趋势。其中,固体火箭发动机技术对不稳定燃烧和材料烧蚀性能的关注,液体火箭发动机技术在冷却特性和涡轮泵动力学的深入探讨,均体现了关键技术的深度化研究。同时,动力装置与推进系统领域占比最高,显示其为核心研究方向,而燃烧与流体力学、材料与制造工艺则为支撑性基础研究。此外,核热火箭发动机和电推进系统的探索展现了行业创新潜力,多学科交叉合作进一步推动了技术多元化发展。


图片.png

图片来源:技术发展分析报告

主要研究进展

固体火箭发动机

通过实验研究了触发激励下固体火箭发动机声腔特性,分析了不同工况下的声学响应和振动模式。

触发激励下固体火箭发动机声腔特性实验

提出了一种基于机器视觉的检测方法,用于识别固体火箭发动机金属壳体表面的缺陷类型和分布特征。

基于机器视觉的固体火箭发动机金属壳体表面缺陷检测方法

利用数值仿真技术研究点火药盒位置对固体火箭发动机点火过程的影响,优化点火设计参数。

点火药盒位置对固体火箭发动机点火过程影响仿真研究

研究横向复合过载条件下固体火箭发动机内部压强振荡现象,探讨其产生机制及抑制措施。

横向复合过载下固体火箭发动机压强振荡

分析了固体火箭发动机数字孪生系统的框架结构,讨论了其实现关键技术及其在工程中的应用前景。

固体火箭发动机数字孪生系统框架及关键技术分析

对比两种基于固体火箭发动机工作原理的推进剂燃速测试方法,评估其精度和适用范围。

基于固体火箭发动机工作原理的两种推进剂燃速测试方法对比

深入分析固体火箭发动机分段燃烧不稳定现象,探索其与推进剂配方和结构设计的关系。

固体火箭发动机分段不稳定燃烧现象分析

综述国外固体火箭发动机药柱结构完整性评估技术的发展历程,总结经验并提出改进建议。

国外固体火箭发动机药柱结构完整性评估技术发展及启示

设计了一种长时间工作的固体火箭发动机长尾喷管外绝热装置,提高其耐高温性能。

长时间工作固体火箭发动机长尾喷管外绝热装置设计

开展了固体火箭发动机喷焰瞬态特性实验,获取了喷焰动态变化规律及影响因素。

固体火箭发动机喷焰瞬态特性实验

研究固体火箭发动机壳体碳纤维复合材料在服役环境下的溶胀降解行为,评估其寿命。

固体火箭发动机壳体碳纤维复合材料的溶胀降解

建立了固体火箭发动机零维内弹道点火模型,改进了计算方法以提高预测精度。

固体火箭发动机零维内弹道点火模型与计算

采用预训练模型驱动的优化算法,实现了固体火箭发动机总体设计的高效求解。

预训练模型驱动的固体火箭发动机总体优化设计

研究基于光纤和柔性传感器的监测技术,提升固体火箭发动机结构健康状态的感知能力。

基于光纤和柔性传感器的固体火箭发动机结构监测技术研究

运用SPH方法对固体火箭发动机殉爆过程进行数值模拟,揭示殉爆传播机理。

基于SPH方法的固体火箭发动机殉爆数值模拟研究

液体火箭发动机

提出一种基于VMD和FCM的涡轮泵状态监测方法,实现液体火箭发动机关键部件的状态评估。

基于VMD和FCM的火箭发动机涡轮泵状态监测方法

研究液体火箭发动机设计工艺可行性,从制造角度优化设计方案以降低成本和风险。

液体火箭发动机设计工艺可行性研究

开展飞秒激光加工无锥度微孔试验,提升液体火箭发动机喷注部件的加工精度和质量。

飞秒激光加工液体火箭发动机喷注部件无锥度微孔试验研究

基于多源数据密度估计自编码器,开发液体火箭发动机无监督异常检测方法,增强故障诊断能力。

基于多源数据密度估计自编码器的液体火箭发动机无监督异常检测

设计液体火箭发动机翻转对接工装,提高装配效率和精度,减少人为误差。

液体火箭发动机翻转对接工装的设计

研究液体火箭发动机涡轮泵管式扩压器时序效应,优化流动特性和工作效率。

液体火箭发动机涡轮泵管式扩压器时序效应数值研究

综述液体火箭发动机故障诊断系统冗余容错技术,提升系统可靠性和安全性。

液体火箭发动机故障诊断系统冗余容错技术研究综述

分析液体火箭发动机高频纵向燃烧不稳定现象的随机性,探索其控制策略。

液体火箭发动机高频纵向燃烧不稳定现象的随机性

电推进系统

通过多物理场模拟研究小型霍尔推进系统的特性,优化其推力输出和能量效率。

小型霍尔推进系统多物理场特性模拟研究

针对吸气式电推进系统进气道性能,开展多目标优化研究,提升整体气动性能。

吸气式电推进系统进气道性能多目标优化研究

水动力学与推进

分析AUV槽道推进器的水动力学性能,研究其流场分布和阻力特性以优化设计。

AUV槽道推进器水动力学性能分析

通过仿真计算研究无轴泵喷推进器内流致噪声特性,为降低噪声提供理论依据。

无轴泵喷推进器内流致噪声仿真计算

燃烧室与燃料

研究柴油天然气双燃料燃烧室燃料切换过程,分析燃料成分变化对燃烧性能的影响。

柴油天然气双燃料燃烧室燃料切换过程研究

开展燃烧室突扩扩压器几何参数敏感性研究,优化其结构设计以改善流动特性。

燃烧室突扩扩压器的几何参数敏感性研究

改进燃烧室刚性总管燃油流量特性设计,提升燃油分配均匀性和燃烧效率。

燃烧室刚性总管燃油流量特性设计改进

研究带涡轮导叶的三头部模型燃烧室电加热热斑模拟方法,优化热管理策略。

带涡轮导叶的三头部模型燃烧室电加热热斑模拟方法研究

分析空气涡轮火箭发动机燃烧室异形尾缘波瓣混合器掺混和燃烧特性,提升燃烧效率。

空气涡轮火箭发动机燃烧室异形尾缘波瓣混合器掺混、燃烧特性研究

其他推进技术

提出动力装置冷却系统能量及体积的一体化全局优化方法,提升系统综合性能。

动力装置冷却系统能量及体积的一体化全局优化

基于改进自适应控制分配方法,研究船舶推进器故障容错控制策略,增强系统可靠性。

基于改进自适应控制分配的船舶推进器故障容错控制

分析火箭发动机推力与红外辐射关联特性,为隐身性能优化提供参考依据。

火箭发动机推力与红外辐射关联特性数值分析

研究火箭发动机内壁锆无氧铜饼材生产工艺,提升材料性能和使用寿命。

火箭发动机内壁锆无氧铜饼材生产工艺研究

通过数值模拟研究矩形模型火箭发动机横向不稳定燃烧特性,揭示其机理并提出改进建议。

矩形模型火箭发动机横向不稳定燃烧的数值模拟

研究液氧/甲烷火箭发动机气膜/再生复合冷却特性,优化冷却系统设计以提高可靠性。

火箭发动机衬层超临界CO2喷涂雾化试验研究

确认火箭发动机喷管回流涡不稳定性,分析其对燃烧性能和推力输出的影响。

火箭发动机喷管回流涡不稳定性的确认(英文)

综述基于氢工质热工循环的核热火箭发动机堆芯技术发展现状,探讨未来发展方向。

基于氢工质热工循环的核热火箭发动机堆芯技术发展现状

研究核热火箭发动机反应堆结构特性,分析其在高温高压条件下的力学行为和安全性能。

液氧/甲烷火箭发动机气膜/再生复合冷却特性研究(英文)

开展水下固体火箭发动机复杂多相流场数值模拟,优化水下发射性能。

水下固体火箭发动机复杂多相流场数值模拟

仿真分析长尾管固体火箭发动机内部流动特性,为结构优化提供理论支持。

长尾管固体火箭发动机内部流动特性仿真分析

综述核热火箭发动机研制进展,分析关键技术挑战并提出解决方案。

核热火箭发动机研制进展与关键技术

跨学科研究

本月订阅的论文涉及多个学科,围绕火箭发动机、固体推进剂、液体燃料、燃烧室设计、故障诊断等研究主题开展了跨学科研究,这些研究推动了航天与能源领域技术进步,提升了系统性能与可靠性。

推进系统优化

热力学与流体力学

研究了动力装置冷却系统的能量及体积优化方法

动力装置冷却系统能量及体积的一体化全局优化

燃烧过程分析

燃料化学与燃烧理论

深入研究了柴油天然气双燃料燃烧室燃料切换特性

柴油天然气双燃料燃烧室燃料切换过程研究

材料与制造工艺

金属材料与加工工艺

探索了火箭发动机内壁锆无氧铜饼材生产工艺

火箭发动机内壁锆无氧铜饼材生产工艺研究

故障诊断与监测

信号处理与状态监测

提高了火箭发动机涡轮泵状态监测精度

基于VMD和FCM的火箭发动机涡轮泵状态监测方法

新型火箭发动机技术

核能与热力学

分析了核热火箭发动机研制进展与关键技术

核热火箭发动机研制进展与关键技术

方法评价

本月订阅的论文采用了多种研究方法,包括数值模拟、实验研究、优化设计及状态监测等,方法多样且针对性强,为各领域提供了有效解决方案。

数值模拟

基于能量模型利用数值方法实现全局优化

动力装置冷却系统能量及体积的一体化全局优化

实验研究

基于触发激励开展声腔特性实验研究

触发激励下固体火箭发动机声腔特性实验

优化设计

基于改进自适应控制分配实现故障容错控制

基于改进自适应控制分配的船舶推进器故障容错控制

状态监测

基于VMD和FCM算法进行涡轮泵状态监测

基于VMD和FCM的火箭发动机涡轮泵状态监测方法

合作追踪

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本月学者之间及机构之间合作情况分析显示

本月学者之间及机构之间的合作呈现出多领域交叉、多层次互动的特点,主要集中在火箭发动机、推进系统、燃烧室设计与优化等领域。以下为具体分析:

1. 学者之间的合作

  • 高频合作团队:北京理工大学宇航学院的李军伟、王宁飞等人多次合作,涉及固体火箭发动机点火过程、压强振荡等研究,显示出该团队在固体火箭发动机领域的深厚积累。

  • 跨学科合作:如夏晨希(北京航空航天大学)与胡鹏、姚兆普等人的吸气式电推进系统研究,体现了航空航天与电气工程领域的深度融合。

  • 单作者独立研究:部分论文由单一作者完成,例如陈军(南京理工大学)关于固体火箭发动机零维内弹道点火模型的研究,表明某些领域仍需深入的个体探索。

2. 机构之间的合作

  • 核心机构主导:北京理工大学、西北工业大学、哈尔滨工程大学等高校在火箭发动机和推进系统领域占据主导地位,与其他科研机构和企业频繁合作。

  • 产学研结合:如天津科技大学与天津瀚海蓝帆海洋科技有限公司的合作,推动了AUV槽道推进器水动力学性能的研究;武汉理工大学与高性能船舶技术教育部重点实验室的合作,则聚焦于船舶推进器故障容错控制。

  • 跨区域协作:航天工程大学与航天科技集团、中科院工程热物理研究所等机构的合作,覆盖了核热火箭发动机、横向不稳定燃烧等多个前沿领域,展现了全国范围内的资源整合能力。

3. 合作的热门领域

  • 固体火箭发动机:包括点火过程、压强振荡、数字孪生系统框架等方向,是本月研究的重点领域之一。

  • 液体火箭发动机:涉及涡轮泵动力学、气膜/再生复合冷却特性、翻转对接工装设计等方面,反映了对液体火箭发动机性能提升的关注。

  • 新型推进技术:吸气式电推进系统、霍尔推进系统等新型推进技术的研究逐步增多,预示着未来航天推进技术的发展趋势。

  • 智能监测与诊断:基于光纤和柔性传感器的结构监测技术、无监督异常检测方法等,体现了智能化手段在火箭发动机领域的应用。

4. 格局与趋势

  • 合作网络密集化:本月论文中,多个项目涉及三家及以上机构的合作,表明学术界与产业界的联系日益紧密。

  • 区域协同增强:北京、西安、哈尔滨等地的高校与科研机构形成了稳定的合作伙伴关系,而长三角、珠三角地区的产业力量也在逐步加入。

  • 技术融合深化:传统火箭发动机研究与人工智能、机器视觉等新兴技术的结合愈发明显,为解决复杂工程问题提供了新思路。

综上所述,本月学者之间及机构之间的合作展现出高度的专业化与多元化特征,既巩固了传统优势领域,又积极探索新技术方向,为我国航天与推进技术的发展奠定了坚实基础。


发现&解决

发现

通过对本月订阅论文的整理分析,可以发现火箭发动机领域技术研究出现了以下3点最大变化:

1. 新型推进系统的探索加速

本月的研究显示,核热火箭发动机和电推进系统等新型推进技术逐渐成为热点。相比传统化学火箭发动机,这些新型推进系统具有更高的比冲和效率,能够满足深空探测等任务需求。然而,这也带来了新的挑战,例如核热火箭发动机涉及复杂的热管理与辐射防护问题,而电推进系统则需要解决高功率能源供给与小型化设计难题。机会在于,随着全球航天任务向深空探测倾斜,新型推进系统有望成为未来主流技术之一,为相关企业和科研机构提供广阔市场空间。

2. 智能化监测与诊断技术的应用深化

基于光纤传感器、柔性传感器及无监督异常检测方法的智能监测技术在火箭发动机领域的应用显著增加。这种技术融合了人工智能与传统工程手段,能够提升故障诊断精度和系统可靠性。但同时,智能化技术的引入也对数据处理能力、算法优化提出了更高要求。挑战在于,如何在复杂工况下实现高效、实时的数据采集与分析,仍是亟待解决的问题。机会在于,智能化技术的普及将推动火箭发动机从“被动维护”向“预测性维护”转变,从而降低运营成本并提高安全性。

3. 跨学科合作与多领域融合趋势明显

本月论文中,跨学科合作案例显著增多,尤其是在固体火箭发动机点火过程、液体火箭发动机冷却特性以及吸气式电推进系统等领域。航空航天、材料科学、电气工程等多个学科的深度融合,为解决复杂工程问题提供了新思路。然而,这种多学科交叉也带来了协调难度大、技术集成复杂等问题。机会在于,通过整合不同领域的专业知识,可以开发出更具创新性的解决方案,例如高性能推进剂或新型燃烧室设计。挑战在于,如何有效组织跨学科团队并确保研究成果的实际应用价值,仍需进一步探索。

建议

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关键词:火箭,发动机,学术,动向
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