我国载人登月火箭主发动机连续试车成功(组图)。央视截图
记者7月23日从中国航天科技集团有限公司获悉,我国载人登月火箭主发动机在航天科技集团六院凤州试验区试车,取得连续成功。本次试车验证了发动机飞行任务剖面,为发动机技术状态固化、产品技术基线确立、可靠性提升提供了有力支撑。
发动机是火箭的动力之源,它的研制过程非常复杂。试车是发动机研制过程中的重要环节,种类多达几十种。通俗而言,发动机试车就是发动机点火并验证其设计方案合理性和工艺可靠性的过程,这是一型发动机研制和交付等环节中不可或缺的重要一环,会贯穿发动机研制前后的各个阶段,每个阶段的试车都有不同的意义,点火时长也从几秒到数百秒不等。
据悉,此次试车的发动机采用先进的液氧煤油作为燃料,由现役长征五号等新一代运载火箭使用的大推力液氧煤油发动机改进迭代而来,推力达到130吨级,将用于计划执行我国载人登月任务的长征十号运载火箭的芯一级和助推器。航天科技集团六院研制团队秉持数字化设计理念,先后攻克了发动机起动关机时序、发动机大范围连续变推力、发动机长寿命高可靠等关键技术难题。
此外,试车连续成功充分验证了多项新搭载工艺技术的可靠性。此次试车的发动机生产采用智能化制造理念,积极应用新材料、新工艺、新技术,核心部件推力室内壁采用新型防护镀层,关键组合件采用自动化焊接技术,大量零组件采用3D打印技术。
为什么火箭发动机要试车?
此前,载人登月火箭主发动机已经累计完成了超过3300秒的试车,创造了我国百吨级发动机单台试车新纪录。那为什么发动机要试车呢?简单来说,发动机试车就是发动机点火并验证其设计方案合理性和工艺可靠性的过程,这是一型发动机研制和交付等环节中不可或缺的重要一环。
从研制到交付 无数次试车
一型发动机从研制到交付会经历无数次的试车,小到一个阀门、大到一台完整的发动机,都需要经历千锤百炼,在完成所有研制阶段的试车后,每一台要交付火箭的发动机还需要在试车台上“热一下身”。
技术迭代 突破“泵后摆”技术
试车只是发动机研制过程中的一步,在试车前科研人员还需要完成大量的设计工作。负责执行我国载人登月计划任务的长征十号火箭需要将27吨重的航天器送入奔月轨道,运载能力将是我国现役最强火箭长征五号的3倍左右。为了提高运载能力,研制团队对发动机进行了技术迭代,突破了“泵后摆”技术。
那么什么是“泵后摆”?火箭在飞行过程中需要通过发动机的摆动来调整飞行轨迹。相比于传统火箭发动机在工作中整体摇摆的方案,“泵后摆”技术可以减少发动机摇摆时所占用的空间,从而可以让更多的发动机安装在火箭上,进而提高火箭的运载能力,是研制更大推力运载火箭的“敲门砖”之一。
专家介绍,火箭在飞行过程中需要通过发动机的摆动来调整飞行轨迹,用于载人登月的这型主发动机创新采用了“泵后摆”技术,使发动机结构更加紧凑,并可以大幅减少发动机在摆动过程中所占用的空间。
航天科技集团六院11所系列发动机产品总设计师吕发正告诉记者,发动机在工作时内部压力特别大,如何解决高压环境下发动机实现摆动,是实现“泵后摆”需要突破的关键,为此,研制团队进行了多年的攻关,最终突破了这一关键技术。
“就像一根水管一样,在低压的时候管子很容易就卷成一圈,如果压力高了的话,这个管子就会像一根棍子一样掰不动。最终我们大概经过了5—6年的时间解决了高压摆动的问题。”吕发正说。
本组文图据新华社、央视新闻