重复使用液体火箭发动机可用度的数字仿真
2015-04-13刘士杰梁国柱
北京航空航天大学学报 2015年12期
刘士杰,梁国柱
(北京航空航天大学 宇航学院,北京100191)
重复使用液体火箭发动机(RLRE)可以降低航天发射成本,是未来航天运载器的发展方向之一[1].可用度是可靠性理论的一部分,它也是重复使用系统重要的评价指标,但重复使用液体火箭发动机的复杂性、部件寿命模型的差异等因素使得它的可用度评估工作十分困难,这就使得对重复使用液体火箭发动机可用度的研究工作很少见到.航天飞机主发动机(SSME)作为世界唯一曾可重复使用的液体火箭发动机,对它的研究工作比较多.文献[2]指出SSME 的表现并没有预期的那样卓越,对其缺陷进行了分析,并提出增加系统可靠性的措施.Pauschke[3]在系统级、组件级及部件级对它的可靠性进行分析,并给出了部件设计指标和SSME 失效故障树.对大型复杂系统的可靠性指标(如可用度)计算,往往假设部件的寿命分布服从指数分布,即部件故障率为常数.同时假定系统部件的修复率也为常数,在此基础上借助故障树分析技术(FTA)进行可靠性指标的计算[4],但这种假设在现实中往往很难成立.因此,为开展液体火箭发动机可重复使用性研究,在理论上寻找具有普遍意义的重复使用液体火箭发动机可用度指标计算方法显得很有必要.
蒙特卡罗(Monte Carlo)数字仿真方法早期在原子核理论的研究中得到了应用,现在它已经被用于包括核工业在内的航空航天、工农医、服务等领域.由于该方法抽样产生的寿命数据具有……
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