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题名空射运载火箭启发下的重复使用运载器疲劳问题分析
- 1
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作者
杨小龙
徐一帆
梁德利
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机构
中国运载火箭技术研究院
北京宇航系统工程研究所
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出处
《宇航总体技术》
2026年第1期71-82,共12页
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文摘
随着世界各国对可重复使用运载器的持续探索和技术改进,可行的技术路径日益明确,但相关的工程设计规范与方法体系仍不够成熟。难点之一在于如何开展基于疲劳寿命的结构设计,这直接关系到运载器的使用寿命与飞行安全。围绕可重复使用运载器在疲劳寿命方面的设计挑战,结合已有研究成果与工程实践经验,对相关技术进行系统综述。重点梳理了疲劳寿命评估模型及常用疲劳设计方法,分析了不同类型载荷与任务剖面对结构疲劳寿命的影响,并归纳了疲劳强度设计的基本思路。在此基础上,结合空射运载火箭的典型应用案例,综述了其任务剖面、环境剖面及载荷谱的构建方法,并对比分析了不同类型可重复使用运载器的任务剖面及其所处的载荷环境。综述结果可为可重复使用运载器疲劳寿命设计方法的建立与工程应用提供参考和依据。
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关键词
重复使用运载器
疲劳寿命
空射运载火箭
环境剖面
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Keywords
Reusable launch vehicle
Fatigue life
Air-launched rocket
Environmental profile
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分类号
V475
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名序言
- 2
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作者
邓宗全
范瑞祥
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机构
哈尔滨工业大学
中国工程院
中国运载火箭技术研究院
中国科学院
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出处
《机械工程学报》
北大核心
2026年第1期1-1,共1页
-
文摘
浩瀚星空,是人类梦想的无垠征途;运载火箭,是叩问苍穹的核心重器。在这庞大而复杂的系统工程中,机构技术犹如火箭的“关节”与“筋骨”,隐于内而决成败。每一次腾空而起的气势磅礴,每一次关键动作中精准无误的分离与展开,无不源自运载火箭机构技术的精确执行。为系统梳理该领域发展动态,前瞻未来发展路径,《机械工程学报》特推出“运载火箭机构技术”专栏。本专栏由哈尔滨工业大学与北京宇航系统工程研究所联合策划,旨在构建一个汇聚智慧、激发创新的学术交流平台。
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关键词
腾空而起
机构技术
运载火箭
分离与展开
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名一子级可重复使用火箭上升及返回轨迹联合优化
- 3
-
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作者
王研
窦青赟
王广巍
李雅轩
何晓宇
刘新福
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机构
北京理工大学空天科学与技术学院
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出处
《航空学报》
北大核心
2026年第3期209-225,共17页
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基金
北京市自然科学基金(L241006)。
-
文摘
一子级可重复使用火箭上升和返回轨迹联合优化涉及多阶段非线性轨迹优化,直接求解难度大。为提高上升和返回轨迹联合优化的可靠性和最优性,提出一种由内层轨迹优化和外层任务参数优化组成的双层优化框架,结合轨迹优化方法易于处理约束和基于代理模型的优化方法能求解黑箱函数最小值的优势,显著降低轨迹优化的非线性和任务参数优化问题的复杂度。内层轨迹优化中,上升段采用已有基于凸优化的轨迹优化方法,而一子级返回段因包含动力减速、大气再入、动力着陆3个过程,轨迹优化难度大。为确保内层轨迹优化可靠高效,设计了能够保证收敛的返回段轨迹优化算法。该算法通过分析最优控制剖面的特征并将其参数化,设计解析的参数迭代方程,仅求解2个参数即可得到最优轨迹,理论保证轨迹优化的可靠性。外层任务参数优化中,采用基于代理模型的优化方法求解最优任务参数(包括各阶段交接班参数和火箭各部分质量),得到最大化有效载荷质量的最优飞行方案。仿真结果表明,相比于现有方法,所提出的双层优化框架将有效载荷质量提升约25%;一子级返回段轨迹优化算法计算耗时<50 ms,算法可靠高效。
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关键词
一子级可重复使用火箭
双层优化框架
轨迹优化
代理模型
运载能力
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Keywords
first-stage reusable rockets
bi-level optimization framework
trajectory optimization
surrogate model
launch capacity
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分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名美国“新格伦”火箭再飞首度实现一级成功着陆
- 4
-
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作者
陈允宗
杨开
王林
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机构
北京航天长征科技信息研究所
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出处
《中国航天》
2026年第2期55-60,共6页
-
文摘
美国蓝源公司研制的“新格伦”火箭在第二次发射任务中,成功将有效载荷送入预定轨道,并首次实现第一级在海上回收平台着陆。本文梳理此次发射任务和火箭的基本情况,研究第一级回收操作,总结“新格伦”火箭的研制发展路径及未来应用。
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关键词
“新格伦”火箭
重复使用
海上回收
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名2025年国外航天运输系统发展综述
- 5
-
-
作者
王姝雅
杨开
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机构
北京航天长征科技信息研究所
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出处
《国际太空》
2026年第2期24-29,共6页
-
文摘
2025年,世界航天发射次数达330次,较2024年度(263次)涨幅约为25%,连续5年再创新高,首次突破300大关。其中,美、中、俄发射次数位居前三,分别为198次、93次和17次。2025年,全球航天持续深化战略布局与技术创新,以美国为代表的商业航天力量在发射频次、入轨质量和技术迭代上持续保持领先。
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关键词
2025年
世界航天发射次数
航天运输系统
-
分类号
V475
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名2025年国外运载器发展回顾
- 6
-
-
作者
张娅
严可欣
-
机构
上海航天技术基础研究所
-
出处
《中国航天》
2026年第2期25-31,共7页
-
文摘
2025年全球共开展329次航天发射任务,年发射次数首次破300次,航天器数量首破4000个,成为人类开展航天活动以来发射次数最多、航天器入轨数量最多的一年。商业航天已成为全球各项航天活动顺利开展的重要力量,推动全球航天发射实现爆发式增长。美国凭借成熟的商业发射模式和太空探索技术公司的断层领先优势,引领行业发展;俄罗斯以守为攻,先保成功,再求突破;欧洲自主发射能力逐渐恢复,同时倚重商业力量发展可复用运载技术;日、印主力箭发射遇挫,发展前景尚不明朗;韩国、澳大利亚、以色列及伊朗等国均积极参与,力图提升自主发射能力。全球航天发射产业正式迈入高频次、大规模、商业化并行的全新发展阶段。
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关键词
发射回顾
运载火箭
商业航天
可复用技术
-
分类号
V475
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名高性能通用氢氧末级的发展及其关键技术
- 7
-
-
作者
刘立东
张兵
王亚军
王旭
樊晨霄
宋征宇
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机构
北京宇航系统工程研究所
中国运载火箭技术研究院
中国航天科技集团有限公司
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出处
《宇航学报》
北大核心
2026年第2期255-269,共15页
-
文摘
氢氧末级充分代表了运载火箭设计和制造的高水平。对国内外氢氧末级发展现状进行回顾,着重介绍了长征火箭家族最新研制的通用氢氧末级。通过末级与基础级火箭级间比以及飞行剖面的优化,在基础级火箭规模基本不变的前提下,显著提升了运载能力;攻克了氢箱闭式自生增压、大直径共底贮箱整体成型设计与制造、集成化综合电子、结构一体化设计、大静不稳箭体飞行稳定控制等核心关键技术,实现了运载效率15%~20%的显著提升,满足长征八号甲运载火箭低轨巨型星座组网发射任务需求;通过模块化设计理念,还能适配高轨火箭实现不同场景下的发射任务。在此基础上进一步探讨了未来长时间滑行的推进剂管理、热控技术和智能飞行控制技术,以期进一步提升长征火箭在太阳同步轨道、高轨及深空探测任务中的综合竞争力。
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关键词
氢氧末级
闭式自生增压
共底贮箱
综合电子
飞行控制
-
Keywords
Cryogenic upper stage
Closed-loop self-pressurization
Common bulkhead tank
Integrated avionics
Flight control
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名可重复使用运载器热防护系统健康监测技术研究综述
被引量：1
- 8
-
-
作者
徐超
务颖欣
许素宇
王建月
-
机构
西北工业大学航天学院
北京机电工程研究所
航天材料及工艺研究所
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出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第21期24-39,共16页
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文摘
可重复使用运载器是实现天地往返运输的重要载具,热防护系统作为关键子系统,其主要功能是在再入大气过程中保护飞行器在气动加热环境中免遭烧毁和过热,其健康状态直接关系到飞行任务的可靠性和经济性。针对热防护系统在飞行过程中易发生的故障问题,本文首先以航天飞机、星舰等典型可重复使用运载器为例,分析了其热防护系统主要损伤模式,包括螺栓松动、结构脱黏和碎片冲击导致的损伤等;然后,对国内外相关热防护系统结构健康监测技术进行了详细综述,包括热防护系统温度监测、连接螺栓松动监测、结构脱黏监测、结构冲击监测等关键技术的实现方法及其实用性等;最后,对可重复使用运载器热防护系统结构健康监测技术未来发展趋势和前景进行了展望。
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关键词
可重复使用运载器
热防护系统
温度监测
螺栓松动监测
脱黏监测
冲击监测
-
Keywords
Reusable launch vehicle
Thermal protection system
Temperature monitoring
Bolt loosening monitoring
Debonding monitoring
Impact monitoring
-
分类号
V475
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名考虑弹性辨识和主动减载的运载火箭自适应增广控制
- 9
-
-
作者
李鹏飞
王长庆
李杰奇
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机构
中国运载火箭技术研究院
-
出处
《宇航总体技术》
2026年第1期60-70,共11页
-
基金
国家部委基础研究项目(202105ZJ0001)。
-
文摘
针对运载火箭受高空风、弹性振动等干扰因素所产生的刚弹耦合及载荷控制问题,设计了一种自适应增广控制方法。建立了运载火箭的刚体动力学模型及弹性振动模型;通过在标称PD控制器中引入自适应增广控制机制,设计频率在线辨识的自适应滤波器,动态跟踪并抑制箭体弹性振动对控制系统造成的影响;设计主动减载模块,利用视加速度反馈信息设计主动减载控制策略,减小高空风引起的附加载荷。仿真结果表明,相比传统控制方案,所提自适应增广控制方法能够降低对火箭弹性模态参数先验知识的依赖,减小大风区飞行过程中产生的气动载荷。
-
关键词
运载火箭
自适应增广控制
弹性振动
弹性辨识
主动减载
-
Keywords
Launch vehicle
Adaptive augmented control
Elastic vibration
Elastic identification
Load relief control
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名基于FPGA软件的测速信号高精度相参转发设计
- 10
-
-
作者
李鑫
-
机构
中国西南电子技术研究所
-
出处
《集成电路与嵌入式系统》
2026年第1期67-73,共7页
-
文摘
某型应答机是运载火箭测量系统的重要组成部分,可完成两路C频段测速信号的接收及相参转发功能。为完成信号高精度相参转发功能,项目组基于FPGA硬件平台,采用提高量化精度、创新的转发比量化方式及交叉转发工作模式、合理分配设置信号处理时间等方法完成了测速信号的高精度相参转发软件设计。以常用的200 kHz多普勒频率漂移为例,测速精度设计值已达到0.0023 Hz,并且区别于A支路主站发射A支路主副站接收及B支路主站发射B支路主副站接收的独立工作模式,当A/B两路测量信号任一支路无法正常接收时,可通过A/B支路任一主站发射A/B支路主副站同步接收的设计,实现系统双向不共源测速,提升异常状态下的系统测速精度。
-
关键词
测速
FPGA软件
相参转发
交叉转发
-
Keywords
velocity measurement
FPGA digital platform
coherent forwarding
cross-retransmission
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名重复使用航天运输系统技术发展与展望
被引量：3
- 11
-
-
作者
李东
张津泽
朱海洋
-
机构
中国运载火箭技术研究院
北京宇航系统工程研究所
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出处
《航天技术与工程学报》
2025年第3期1-12,共12页
-
文摘
重复使用航天运输系统是人类大规模低成本进出空间的重要途径,尤其是近10年来天地往返航天运输系统的工程应用,颠覆了传统航天运输领域发展模式,牵引巨型星座等低轨基础设施建设,助力低轨空间开发爆发式增长。从重点项目和技术路线等方面对世界主要航天大国重复使用航天运输系统的发展历程进行回顾,并对总体优化、导航制导控制、发动机、环境预示、结构机构、健康管理、推进剂管理等方面涉及的技术挑战和科学问题的研究进展进行了总结。当前重复使用航天运输系统聚焦于低轨领域天地往返运输,未来需构建长期在轨重复使用的轨道转移运输系统,推动中高轨及深空领域大规模开发,形成天地往返和轨道转移的全剖面重复使用航天运输能力。
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关键词
航天运输系统
发展历程
技术挑战
全剖面重复使用
-
Keywords
space transportation system
development history
technical challenges
full-profile reusable
-
分类号
V475
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名亚太6E卫星可分离独立推进舱设计
- 12
-
-
作者
彭坤
魏强
王敏
熊晓将
王珏
梁新刚
-
机构
中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部
-
出处
《航天器工程》
北大核心
2025年第1期32-37,共6页
-
文摘
针对低成本发射GEO卫星的需求,开展了可分离独立推进舱的设计,包括功能配置和结构布局设计、连接与分离机构设计、化学推进设计、控制系统设计、供配电设计和热控设计。该设计通过共享卫星资源,采用简化配置,节省了成本;通过化学推进快速提升轨道,避免了与低轨飞行器的碰撞风险;通过自主姿轨控设计,降低了对测控资源的需求;通过推进舱助力变轨且可分离设计,减少了后续卫星变轨的负荷,提高了变轨效率。这种设计解决了由于采用小火箭入轨低带来的升轨过程中的碰撞风险高、地面测控覆盖少、卫星变轨时间长等难题,提供了一种低成本发射GEO卫星的成功案例。
-
关键词
亚太6E卫星
可分离设计
推进舱
-
Keywords
APSTAR-6E satellite
separable design
propulsion module
-
分类号
V475
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名基于任务场景的运载火箭体系贡献率评估及应用
- 13
-
-
作者
谷建光
谭云涛
苏剑彬
徐侃
梁杰
朱雄峰
崔朋
-
机构
北京跟踪与通信技术研究所
中国航天系统科学与工程研究院
-
出处
《载人航天》
北大核心
2026年第1期104-111,共8页
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基金
装备预研项目(305010509)。
-
文摘
针对航天发射任务为单一装备、单一任务运用场景特点,提出了基于任务场景的运载火箭体系贡献率评估方法,完成算法和软件实现,通过算例验证了方法的正确性和有效性。首先,从运载火箭和航天任务特点出发,进行航天任务和火箭能力分解,构建“任务—能力”映射矩阵;其次,在此基础上建立运载火箭体系贡献率评估链路;最后,设计基于任务场景的运载火箭体系贡献率评估算法,开发了运载火箭体系贡献率评估软件。应用实例表明:计算数据和评估结果与现实情况相一致,验证了方法的准确性和有效性,并取得了很好的应用效果。
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关键词
运载火箭
航天任务场景
体系贡献率
能力效能
-
Keywords
launch vehicle
space launch tasks scenarios
system contribution rate
capability effectiveness
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名不锈钢“文艺复兴”,火箭材料迎来“轮回”
- 14
-
-
作者
汤川学
-
机构
不详
-
出处
《太空探索》
2026年第2期50-55,共6页
-
文摘
2025年12月3日,朱雀三号基本型火箭首飞。闪耀着不锈钢金属光泽的箭体上覆盖着白色冰霜,液氧甲烷推进剂发动机喷出红蓝色透明火焰,托举着这款直径4.5米的火箭直奔苍穹。最终,朱雀三号基本型火箭第二级成功入轨,第一级回收尝试遗憾地功亏一篑。值得注意的是,在迄今我国开展轨道级飞行的所有火箭中,朱雀三号基本型火箭使用不锈钢的比例是最高的。而不锈钢用于火箭制造的历史由来已久,甚至可以说是最早使用在火箭上的材料之一。随着时间推移,不锈钢在火箭上的使用比例不断变化,形成了比较标准的“澡盆曲线”,即早期和近期较高、中间时期较低。为什么会出现这种情况?到底是什么需求,“助推”不锈钢再次成为新一代火箭的“宠儿”呢?
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关键词
不锈钢材料
液氧甲烷
回收
入轨
澡盆曲线
朱雀三号
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V252.1
[一般工业技术—材料科学与工程]
-
-
题名2026,百花竞放
- 15
-
-
作者
于远航
-
机构
不详
-
出处
《太空探索》
2026年第1期3-3,共1页
-
文摘
与2026年一起到来的,是世界航天百花齐放、生机勃勃的壮丽场景。作为航天事业的基础,运载火箭家族在新的一年又将迎来大批新晋选手。这一次不仅是传统的航天大国新箭频出,而且是有众多国家都出现了商业火箭的身影。首先就是近年来万众瞩目的美国太空探索技术公司的星舰。2026年,星舰的首个实用版本V3,将在开年投入试飞,近地轨道运载能力将提升至100吨级以上。
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关键词
星舰
运载火箭
商业火箭
2026
百花齐放
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名小型商业火箭项目全周期计划管理优化研究
- 16
-
-
作者
苑琦
范舟
-
机构
北京宇航系统工程研究所
中国运载火箭技术研究院
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出处
《航天工业管理》
2026年第2期34-38,共5页
-
文摘
当前,全球商业航天市场呈爆发式增长,小型商业火箭凭借发射便捷、成本可控等优势,成为各国航天产业布局的重点领域。但该类项目具有技术密集、周期长、风险高的特性,且行业竞争日趋激烈,传统计划管理模式已难以适配需求。在此背景下,开展小型商业火箭项目全周期计划管理优化研究,既是满足商业航天市场发展的现实需要,也是解决项目管理痛点、提升项目成功率的关键。
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关键词
全周期计划管理
商业航天市场
小型商业火箭
优化研究
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名“鸾鸟”的心脏——未来能源的想象
- 17
-
-
作者
无
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机构
然漫工作室
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出处
《格言(校园版)》
2026年第2期12-13,共2页
-
文摘
解决了空天战机如何飞行的疑惑,莫小壮的目光投向了远方那艘如同移动山脉般的“鸾鸟”空天母舰。“承影”,“鸾鸟”这么大,驱动它得消耗多少能量啊?它用的……是汽油吗?对于一座长达278米的空中堡垒,“汽油”这样的化学燃料,就像试图用一根火柴煮开一整个游泳池的水。在“南天门计划”的设定中,“鸾鸟”以及我们许多高端装备的能源核心是核聚变反应堆。你可以把它理解为,制造一个“人造太阳”。它的原理,是让两个较轻的原子核(如氢的同位素氘和氚),在极端的高温高压下聚合在一起,形成一个较重的原子核(氦-4),并在这个过程中释放出无比巨大的能量。
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关键词
核聚变反应堆
空天母舰
鸾鸟
-
分类号
V271.4
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名民营火箭首飞,韩国航天迎“双轮驱动”时代
- 18
-
-
作者
于远航
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机构
不详
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出处
《太空探索》
2026年第1期50-55,共6页
-
文摘
北京时间2025年12月23日,在巴西阿尔坎塔拉发射中心,一枚身披黑白相间涂装的火箭矗立在发射台上。随着倒计时归零,火箭尾焰喷薄而出。这是来自韩国创新空间公司的韩光-纳米火箭首次实施入轨发射。尽管这枚火箭在发射升空1分多钟后出现故障,在直播画面中化作一团火球,最终首飞失败,但此次发射仍代表着韩国民营火箭已成为韩国航天的一支力量,标志着韩国在航天技术领域正在迈出从国家主导到“双轮驱动”的步伐。
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关键词
发射失败
韩光-纳米火箭
民营火箭
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
-
题名美国“新格伦”火箭首飞任务分析
被引量：1
- 19
-
-
作者
陈允宗
杨开
王林
-
机构
北京航天长征科技信息研究所
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出处
《国际太空》
2025年第3期46-52,共7页
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文摘
美国东部时间2025年1月16日凌晨2:03,美国蓝色起源公司(Blue Origin,简称蓝源)“新格伦”(New Glenn)火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角美国天军基地36号综合发射设施(LC-36)发射,执行首飞任务。任务结果显示:第一级回收失败,第二级将有效载荷蓝环验证平台送入预定轨道,实现了首飞任务主要目标。
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关键词
新格伦
火箭
卡纳维拉尔角
首飞任务
-
分类号
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
-
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题名一代“超重-星舰”综合飞行试验情况总结分析
被引量：1
- 20
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作者
龙雪丹
杨开
王林
褚洪杰
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机构
北京航天长征科技信息研究所
中国航天科技集团有限公司
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出处
《中国航天》
2025年第1期68-72,共5页
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文摘
在不到两年的时间里,SpaceX成功完成了超重-星舰的第一阶段试飞,这一阶段的试飞工作在推动项目发展进程中起到了关键作用。本文对超重-星舰的第一阶段试验历程、在此过程中的迭代改进进行了总结分析,并对该项目未来任务规划进行了介绍。
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关键词
超重-星舰
综合飞行试验
迭代改进
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分类号
V417
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V475.1
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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