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航天六院新动力推举“长征五号”实现完美首飞

时间:2016年11月04日 信息来源:西部网-陕西新闻网 点击: 【字体:

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点火。


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科研人员喜不自禁。


西部网讯 11月3日20:43分,“长征五号”火箭托着美丽的尾焰直冲云霄。在航天科技集团六院研制的新型火箭发动机推举下,长征五号爆发出震天撼岳的轰鸣,划出了完美的太空轨迹,成功实现了首飞。


在此次发射任务中,航天六院研制并提供了芯一级、二级、助推、辅助动力系统等发动机,担负起长征五号飞行试验各个环节的动力保障任务,提供的总推力达到了1078吨。与此同时,航天六院还承担了远征二号(俗称:太空摆渡车)上面级主动力及辅助动力系统研制和交付任务。


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其中,新研制的50吨级和9吨级的两个型号氢氧发动机,作为长五火箭一、二级芯级主动力,是首次承担飞行试验任务,将实现我国氢氧发动机研制的技术跨越。


助推级采用8台120吨液氧煤油发动机,该型发动机已经在长征七号、长征六号首飞任务中表现完美。辅助动力系统由16台小推力姿态控制发动机组成,承担长征五号飞行过程中姿态控制任务。


远征二号(俗称:太空摆渡车)上面级动力系统,是在远征一号基础上研制的双发动机组合系统,从系统角度来说,属首次飞行。 

下面是长征五号一、二级主动力、助推级和远征二号上面级动力系统的介绍。


一级主动力:50吨氢氧发动机


50吨氢氧发动机是我国首台大推力、高性能、地面起动直接入轨的氢氧发动机,具有零碳排放(50吨氢氧火箭发动机采用液氢、液氧作为推进剂,燃烧产物为洁净度达99.99%的纯净水,具有绿色、环保、零碳排放等优点)、运载效率高(液氢是火箭化学推进剂中能量最高的燃料,氢和氧燃烧所能获得的高空比冲最高能够达到465秒,比现有常规燃料发动机性能提高约50%)、推力强劲(与现役上面级氢氧发动机相比,50吨氢氧发动机真空推力是其9倍,推力室室压是其2.7倍,氢涡轮泵功率是其15倍,氧涡轮泵功率是其20倍)、低温之最(50吨氢氧发动机是世界上温度最低的发动机,采用的液氢、液氧推进剂温度分别为零下253度、零下180度)等特点。


其由两台独立工作的单机通过机架并联构成,地面推力达100 吨。采用燃气发生器动力循环,地面一次启动,具有混合比调节能力,可双向摇摆。由航天六院自主研制,具有完全自主知识产权、100%国产化,综合性能达到国际先进水平。它的研制成功,填补了我国大推力氢氧发动机空白,使我国液体火箭推进技术的整体水平跨上一个大的台阶。二级主动力:9吨膨胀循环氢氧发动机


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研制人员讨论研制方案


作为芯二级主动力发动机,9吨级膨胀循环氢氧发动机采用先进的闭式膨胀循环系统,且可以通过多次启动,助推火箭进入地球转移轨道。发动机工作时间近800秒,是国内工作时间最长的火箭主动力发动机。膨胀循环氢氧发动机的研制成功,标志着我国上面级氢氧发动机达到了世界先进水平,实现了重大技术跨越。


此次参与首飞的膨胀循环氢氧发动机,区别于传统燃气发生器循环发动机和补燃发动机,不存在燃气发生器以及预燃系统等,避免涡轮烧蚀,发动机固有可靠性高,并容易实现推力和混合比的调节,使用灵活。在工作过程中,其全部推进剂都能无损失地燃烧产生推力,性能高,也因此被业内称为“最优动力循环”。


膨胀循环氢氧发动机从2003年开启预先研究,2006年进入正式研制阶段,2015年完成全部研制工作,2016年首飞。12年磨一剑,发动机成功首飞标志着我国已全面掌握了高性能氢氧膨胀循环发动机技术,有力提升了我国低温发动机设计、生产和试验能力,带动了我国材料工艺、发动机仿真技术等方面的发展,为后续研制更大推力和更高性能膨胀循环氢氧发动机奠定了基础。助推级:120吨液氧煤油火箭发动机


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液体火箭发动机被称为运载火箭的心脏,是运载火箭的技术核心和技术基础,发动机的技术水平在很大程度上决定着运载火箭的性能、可靠性和成本等关键指标。航天科技集团六院研制的常规推进剂系列发动机,为“神舟”飞天、“嫦娥”奔月和各种卫星的发射提供了动力保证,创造了世界航天史上高可靠性、高成功率的传奇,被誉为中国的“金牌动力”。


然而,航天六院并没有躺在“金牌”发动机的荣誉中,其没有停止研制更先进技术的脚步,历险涉难,创新致远,研制成功了液氧煤油高压补燃循环发动机。这一最新研制的发动机,已经在我国新一代运载火箭长六、长七的首飞中作为主动力成功实现了首飞,表现完美。在此次长征五号发射任务中中,8台120吨级的液氧煤油发动机将作为火箭助推级,担负推举长五遨游太空实现首飞的重任。


液氧煤油发动机具有无毒环保、来源广泛、价格低廉的优点,同时他还突破了高压补燃关键技术80余项,其中,最为突出的是先进的补燃循环技术、先进的自身起动技术、大范围推力调节技术、先进的高效燃烧技术、高压大功率的涡轮泵技术、多次试车技术、先进的试验技术七项新技术,其是我国单管推力最大、技术最先进、应用前途最广泛的新型动力装置,该发动机的研制,填补了我国补燃循环发动机技术空白,使我国成为继前苏联之后第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家,实现了从常规有毒推进剂开式循环液体推进技术至绿色无毒推进剂闭式循环液体推进技术的巨大跨越。


远征二号上面级:主动力及辅助动力系统


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研制队伍在总装车间 


在“长征五号”首飞任务中,航天六院还承担了远征二号(俗称:太空摆渡车)上面级主动力及辅助动力系统研制任务。


远征二号上面级通过与长征五号运载火箭组合,以一箭多星、直接入轨的方式发射中高轨倾斜轨道卫星,同时兼顾地球静止同步轨道卫星发射任务要求。在长征五号首飞任务中,远征二号上面级随火箭升空后托举卫星进入超地球同步轨道,执行一箭一星直接入轨发射任务。


远征一号上面级主发动机经历了长征三号飞行检阅,表现完美,填补了国内航天上面级动力技术领域空白。远征二号上面级主发动机与性能优异的远征一号上面级主发动机为“同门兄弟”,它最大程度地继承了远征一号上面级主发动机的设计成果,采用双机并联的方式为远征二号上面级提供双倍推力,使远征二号成为名副其实的加强版“太空摆渡车”。远征二号上面级主发动机采用常温可贮存液体推进剂和泵压推进剂供应方式,具备更高的推力性能,发动机设计为两次起动,在轨能力与远征一号上面级主发动机相同。与远征一号上面级相比,远征二号上面级对发动机的推力稳定性和双机推力同步性要求更为严格,热环境、电磁环境更为复杂。


远征二号上面级主发动机是六院研制的第三个远征系列上面级发动机。科研人员本着“吃透技术、掌握规律、抓好产品”的精神,以饱满的热情、高昂的斗志、务实的态度和严谨的作风投入型号研制,克服重重困难,最终完成了产品研制。与它的“同门兄弟”远征一号、远征一号A一样,远征二号一飞冲天、精确入轨,实现了我国航天事业新的辉煌。


(作者:佚名)
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