泵后摆火箭发动机的试车成功对我国有何战略意义

新华社6月2日报道,记者2日从中国航天科技集团六院了解到,我国首台泵后摆火箭发动机首次试车获得圆满成功,成为世界上第二个掌握泵后摆核心技术的国家。

泵后摆技术是我国正在研制中的500吨级火箭发动机液发-480所需要的关键技术之一,而液发-480又将是长征9号火箭的芯级发动机,因此泵后摆技术可以认为是长征9号项目所需要的众多核心技术之一。

此次试车的首台泵后摆发动机,是在已经进入工程应用阶段的120吨液氧煤油高压补燃发动机液发100的基础上,通过局部调整对液体火箭发动机泵后摆技术的有效验证。

该发动机采用了全新研制的多种零部组件产品,尤其是多层波纹管柔性连接的高压摇摆软管,承受住了涡轮泵排出的高温高压富氧燃气多重考验,在试验过程中活动自如,结构可靠。

在中国航天科技集团六院新一代火箭发动机试验区,901号试车台在为我国首台泵后摆火箭发动机进行测试

中国航天科技集团六院院长刘志让表示,泵后摆技术将摇摆装置后置,不仅用最小的摆动实现了推力矢量的变化,发动机结构还更加紧凑,火箭总体构型更加优化,更重要的是为重型运载火箭发动机研制扫除了拦路虎,起到“瘦身健体”的作用,为研制更大推力液体火箭发动机奠定了坚实的基础。

泵后摆技术是大推力高压补燃液氧煤油发动机所需要的技术之一,在推力较小的液发-100上验证该项技术有助于降低我国在研发液发-480时的技术困难度,而液发-480将是我国超重型火箭长征9号的主发动机,图为液发-100

中国航天科技集团六院是我国液体火箭发动机研制中心,也是我国唯一的集运载火箭主动力系统、轨姿控动力系统及空间飞行器推进系统研究、设计、生产、试验为一体的专业研究院,被誉为航天液体动力“国家队”和“中国航天动力之乡”,研究院总部位于西安。

相比此次验证泵后摆技术的液发-100,我国正在研发中的500吨级液发-480火箭发动机更需要此项技术。从以往经验来看,在整体系统难度相对较小的液发-100上先行验证该项技术,再通过放大改进移植到液发-480上,比较符合我国航天技术的发展方式。

而液发-480将是我国下一代超重型运载火箭长征9号的芯级发动机,因此泵后摆火箭发动机技术也可以被认为是长征9号火箭项目众多关键技术中的一项。

除了泵后摆火箭发动机技术之外,长征9号大直径箭体需要的超大型铝合金整体环件加工技术和液发-480发动机本身也已经取得进展,为重型火箭立项奠定基础。

技术人员在测量轧制好的超大型铝合金整体环件尺寸

超大型铝合金整体环件

2012年,中国航天科技集团进行材料调研时,提出了9米级超大型铝合金环件需求。超大型环件传统制造方法主要以铸造成形和焊接成形为主,但这两种工艺均无法满足承受重载、高冲击、超低温等恶劣工作情况所需的性能要求,必须采用整体制造工艺。

但此时9米级整体环件的研发技术在国内依然一片空白,环件从5米级到9米级,技术跨度巨大。为满足国家需求,占领行业制高点,2014年,西南铝成立环件技术研发团队,预研工作正式启动。

液发-480发动机,采用双燃烧室单涡轮泵设计, 整体设计类似俄罗斯RD-180

液发-480

液发-480是500吨级双室高压补燃液氧煤油发动机,由中国航天科技集团六院自主研制,该发动机于2016年8月首次取得燃气发生器-涡轮泵联动试验成功。

据六院有关专家介绍,该型发动机是我国首台全面采用数字化技术研制的大推力火箭发动机,采用了分级起动、泵后摇摆、机电一体化调节等多项先进技术,以及10余项简捷的使用维护技术,其性能、可靠性、使用维护性均有大幅度提升。

燃气发生器-涡轮泵联试是继数值仿真、冷态试验验证取得阶段性成果后,对500吨级液氧煤油发动机关键技术成果进行的系统级综合热试考核。

试验装置包含了500吨级液氧煤油发动机除推力室之外的主要组件产品,试车的成功使发动机总体、大功率涡轮泵、大流量燃气发生器、高压大流量低温阀门、高精度流量调节器,以及新材料、新工艺和试验等关键技术得到初步考核。

长征九号与土星五号、长征三号乙运载火箭对比示意图,作者:网友@pockn

SOURCE: http://tech.163.com/17/0615/16/CN024UL700097U81.html

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