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我国大型固体火箭发动机—“大力士”西安点火成功
发布时间:2016/8/3  浏览次数:1938 次  来源:航天动力技术研究院 陕西航天科技集团有限公司 航天四院  作者:

摘要

伴随着撼天动地的轰鸣,昨日,由中国航天科技集团公司第四研究院自主研制的民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机在西安成功完成地面热试车。

民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机西安吊装图片由航天四院提供

伴随着撼天动地的轰鸣,昨日,由中国航天科技集团公司第四研究院自主研制的民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机在西安成功完成地面热试车。3米的直径、150吨的推力均创造了国内同类型火箭发动机之最,也实现了我国大型固体火箭助推发动机关键技术的新突破。

现场

“大力士”西安成功点火 100秒撼天动地

“各系统检查就位……五,四,三,二,一,点火!”伴随着铿锵有力的指令,北京时间昨日下午两点整,国内最大推力分段式固体火箭发动机在位于西安的航天科技四院试验新区点火试车。

这台火箭发动机的主体由两段构成,全长8.6米、直径3米、推力达150吨。是中国迄今为止最大直径、最大推力、最大装药量的固体火箭发动机。在此之前,同类型火箭发动机的最大直径只有2米左右。

块头大,动静自然也不小。点火的一刹那,在大屏幕上可以看到,耀眼的火焰从喷管喷涌出数十米。点火约两秒后,如雷鸣般沉重有力的轰鸣声和来自大地的震动源源不断地传入指挥大厅。虽距离试验台较远,但记者仍能感受到前方传来的隐隐热量。

40秒!”“60秒!”“80秒!”火箭发动机的强大力量持续地爆发着,现场的实时画面已然定格,聚集着数百人的指挥大厅里鸦雀无声,所有人的注意力无一例外地集中在大屏幕上,唯一提醒人们时间流逝的只有一次次不断刷新出的点火时间。

100秒!”北京时间82140140秒,火箭发动机按照预定计划,分秒不差地结束了工作。几乎是同一时间,指挥大厅爆发出热烈的掌声。人们起立,握手,拥抱。

特点

3直径 焊接总长750

固体火箭发动机结构简单、可靠性高、机动性好,但长期以来,我国在大推力固体运载领域与国际先进水平存在明显差距。此次成功试车的“民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机”创造了中国迄今固体发动机推力之最,树起了中国固体火箭发动机民用的里程碑。

航 天科技四院41所首席专家、固体运载发动机总设计师王健儒形象地比喻说:“固体火箭的本质是缓慢燃烧的‘炸药桶’,产品要做大,就要分段连接,但会留下缝 隙,而这正是难点所在,一旦分段之间的连接部分出现问题,就会导致燃烧不均匀,引发爆炸。因此,分段式固体火箭的制造组装极为复杂困难。”

从 无到有、从小到大,在过去两年多的时间里,科研人员不断创新、摸索、试验,相继攻克了大直径发动机分段壳体连接与密封技术、燃烧室绝热对接技术、分段药柱 结构设计技术、长时间工作喷管技术等关键技术,圆满完成了大推力发动机、两段式和三段式技术验证发动机的研试工作,形成了一套完整的分段式固体发动机设计 与分析方法,刷新了我国固体发动机的研制纪录。

以 绝热层为例,燃烧室内3000多℃的高温可以瞬间把发动机的钢壳熔化,因此,发动机的壳体和药柱之间需要一件“铁布衫”。据介绍,依据不同界面、不同部 位,绝热层由3000多张大小不同、厚度不等的片材拼接而成,如果把这些绝热层铺开,足有几个篮球场那么大。不仅数量惊人,绝热层还要实现无缝粘接,即便 是如小拇指指甲盖大小的气泡也不容存在。

此外,壳体的焊接也是大费工夫,仅焊接技术攻关就历时四个多月,累计焊接时间多达300小时。如果分层计算,焊接总长度达750米,使用焊丝量达350公斤,且百分之百要通过探伤检测。

展望

将助力我国载人登月

3米的直径使它成为国内迄今为止最大的固体火箭发动机。”王健儒说,大直径、大体积让它成为当之无愧的“大胃王”。“吃得多当然力气大,这台发动机含热量高,体内燃料可以保证它产生强大的推动力,即使通往太空的路途再遥远,也‘不会饿’,不会乏力。”

3 米直径助推发动机不但个人能力出色,而且具有兄弟团结的优秀品质。通往太空的路,需要很大的力量,往往是一个液体发动机在中央,多个固体‘大力士’手拉手 环抱着液体‘大哥’,一齐用力,向共同的目标前行。”王健儒介绍,此次试验成功后,航天科技四院还将重点从复合材料、推进剂等成本占比高的方面入手,在设 计源头上加以提升,简化工艺、提高效率,让固体发动机不仅做到安全可靠,而且“质优价廉”、好用耐用。

据 预测,3米直径分段发动机有望应用于我国的重型运载火箭固体助推器中,将使近地轨道运载能力达到100吨以上,满足我国载人登月、深空探索的发展需求。王 健儒说:“我们将进一步加大攻关力度、加快研制步伐,系统规划我国大型固体发动机的型谱化发展,稳步提升其技术成熟度,全力推进固体技术在我国未来新型运 载火箭中的应用,助力中国人把视野拓展到更为遥远的星宇深空。”

 


 

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