長征五號系列的大推力氫氧發(fā)動機,以其優(yōu)異的性能和極高的研制難度,被認為是邁向航天強國的重要標志之一。
隨著“天問一號”火星探測器、嫦娥五號探測器的成功發(fā)射,大推力氫氧發(fā)動機也逐漸成熟,新的挑戰(zhàn)也已經(jīng)開啟。
在航天科技集團六院101所,有一座新建的試車臺,去年剛剛投入使用。據(jù)了解,它是針對在長征五號遙二任務中出現(xiàn)故障的“氧渦輪泵”而建造的。
航天科技集團六院 長征五號系列運載火箭副總設計師 王維彬:我們現(xiàn)在通過歸零改進以后,隱患就徹底解除了。但是跟發(fā)動機其他大組件相比,它(氧渦輪泵)驗證得相對少一點,所以單獨給它吃個小灶,整個發(fā)動機固有可靠性都會大幅度提高。
航天科技集團六院101所 長征五號大推力氫氧發(fā)動機試驗指揮 王樹光:這個試驗臺是(2020年)3月份完成了驗收,7月份進行了考臺試驗,就是第一次試驗。到現(xiàn)在為止已經(jīng)完成了5次試驗。
后續(xù)從長遠的計劃來講,還準備進行一個系統(tǒng)性的改造,改成我們77發(fā)動機(大推力氫氧發(fā)動機)的整機試驗臺,用來試825秒的長程試驗。
專門為一個組件建造一個試車臺,足以體現(xiàn)大推力氫氧發(fā)動機的重要價值。由于氫燃燒只產(chǎn)生水,氫氧發(fā)動機可以說是最環(huán)保的綠色推進裝置。同時它的性能和效率也是最高的,燃燒后釋放出來的能量更大。
目前,我國已經(jīng)研制成功了三個型號的氫氧發(fā)動機。從推力較小的4.5噸級,到長三甲系列搭載的8噸左右,再到長征五號上真空推力已經(jīng)達到了70噸,F(xiàn)在,更大推力、更加可靠的大推力氫氧發(fā)動機也已經(jīng)開始論證。
航天科技集團六院 長征五號系列運載火箭副總設計師 王維彬:根據(jù)國家載人登月的要求,現(xiàn)在我們正在研制推力更大的220噸級的氫氧發(fā)動機,現(xiàn)在正在做關鍵技術攻關,F(xiàn)在這個工作已經(jīng)起到了一些積極的進展,這個也是在77發(fā)動機(大推力氫氧發(fā)動機)關鍵技術攻關的基礎上,再把技術材料、工藝包括試驗技術再有大幅度的提高。
記者探訪:中國航天動力的起點
位于北京云崗的航天科技集團六院101所,被稱為中國航天動力的起點。
從東風二號導彈到新一代運載火箭;從東方紅一號衛(wèi)星到嫦娥五號探測器,這里承擔著我國眾多重要型號的研制和試驗工作。今天就跟隨總臺央視記者一起走近這個“神秘”的地方。
總臺央視記者 王世玉 :這里是航天101所,大家可以看到在我身后是東風二號導彈的一個實彈。當年東風二號導彈的全彈試驗就是在這里完成的。而完成這個試驗的試車臺,經(jīng)過改造之后,正是我們長征五號氫氧發(fā)動機的試車臺。除了東風二號導彈之外,像我們的東方紅一號衛(wèi)星,北斗、嫦娥系列衛(wèi)星,以及新一代運載火箭的動力試驗都是在這里完成的,所以大家在我旁邊的這個紀念碑上看到這寫著,這里是中國航天動力的起點。
航天科技集團六院101所 長征五號大推力氫氧發(fā)動機試驗指揮 王樹光:我們101所現(xiàn)在整個有大大小小的試驗臺,有20多座。從功能上劃分有三個大的區(qū)域。一個是我們現(xiàn)在所在這個位置,是我們的大推力氫氧的試驗區(qū),主要是為我們新一代運載火箭服務的。另外還有上面級氫氧發(fā)動機試驗區(qū),主要是以75和75D這兩型的發(fā)動機為主,然后還兼顧一些其他閥門組合件的一些試驗任務。另外第三個就是姿軌控試驗區(qū),主要是進行一些空間發(fā)動機的試驗任務。后面還規(guī)劃在河北的淶源建設一個我們重型運載火箭氫氧發(fā)動機的試驗中心,另外在海南的文昌也是規(guī)劃建設一個重型運載火箭的動力系統(tǒng)試驗中心,能夠為未來的重型運載火箭在首飛之前提供一站式的服務。
眼前的新一代運載火箭動力系統(tǒng)試驗臺,是我國唯一的動力系統(tǒng)試驗臺,用于長征五號、長征六號、長征七號系列火箭的全箭或多級火箭的子級地面動力試驗。
航天科技集團六院101所 長征五號大推力氫氧發(fā)動機試驗指揮 王樹光:從2012年到2015年這三年的時間,先后完成了我們國家長五、長六、長七三個型號,8個模塊一共是12次的動力系統(tǒng)試驗任務。
除了火箭發(fā)動機的動力試驗外,這里還承擔著空間發(fā)動機的試驗任務。例如我們熟悉的嫦娥五號探測器上用于著陸和月面起飛的發(fā)動機,就是在這里完成的研制和試驗。
記者:我們現(xiàn)在看到試驗間是?
航天科技集團六院101所 空間試驗技術事業(yè)部副主任 張偉:進行高空模擬試驗用的真空艙,單艙就是200立方的一個容積。我們做嫦娥五號試驗的時候,是兩個大艙對接,至少是400立方的一個容積。模擬發(fā)動機在太空工作的環(huán)境。包括模擬發(fā)動機變推力的一個過程,包括多次啟動這樣的一個過程,經(jīng)歷了10多臺的這樣的一個可靠性驗證之后才轉(zhuǎn)正樣。
據(jù)了解,包括這個真空艙在內(nèi)的整個姿軌控試驗臺,是目前亞洲最大的高空模擬試驗臺,可承擔2萬牛推力以下的空間發(fā)動機試驗,達到國際先進水平。
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