总设计员解密本国直径最大固体推进剂火箭斯特

日前,国内直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机在陕西西安试车成功。这标志着中国已经掌握大型固体火箭助推发动机关键技术,为满足我国未来载人登月、深空探索的航天需求打下了坚实基础。

  据中国之声《央广新闻》报道,今天下午14点,中国航天科技集团公司第四研究院研制的直径3米大型固体火箭助推发动机取得地面热试车成功。这是国内迄今为止直径最大、工作时间最长、动力最强的固体火箭发动机。它的试车成功,标志着我国掌握了大型固体火箭助推发动机的关键技术。

一直以来,固体火箭发动机以独有的优势,在大国重器的制造中扮演着重要角色,是一个国家综合国力的体现。王健儒是中国航天科技集团公司第四研究院41所的首席技术专家,也是此次试车的大推力发动机的总设计师。尽管还不到40岁,但他已在固体火箭发动机领域打磨了十多个年头,是我国固体运载动力技术的领军人物之一。

  一直以来,固体火箭发动机以结构简单、研制周期短和推力大等独有的优势,在大国重器的制造中扮演着重要角色,是一个国家综合国力的体现。我们国家的运载火箭目前还主要以液体动力为主,以固体燃料作为动力的发动机规模还相对较小,但进步很快。从国际上来看,目前美国、欧洲、印度、日本都在大力发展大推力固体发动机作为飞行器的助推器。特别是美、欧、印都研制成功了直径3米以上的大推力分段式固体发动机,而且都已经试飞成功。

谈到固体火箭发动机的特点和作用,王健儒介绍说:“固体发动机本身结构简单,研制周期也非常短,因为结构简单就必然导致了每个部件的研制相对要容易一些。另外是能够长期储存,便于快速的应急发射这样一个功能。另外,固体发动机最大的一个特点就是容易实现大推力,在整个世界上目前航天运载火箭领域主要作为起飞级的动力,一般都是火箭起飞冲出大气层以后基本上就抛掉了。”

  在固体发动机研制领域,直径能否达到3米是一个分水岭。此前,我国最大的固体火箭发动机直径只有2米,因此体积相对比较小,推力也就相对较小。从2014年开始,中国航天科技集团公司第四研究院组织研究团队,着手开发直径3米、推力达150吨的固体火箭发动机。刚才,我们在监控室里亲眼目睹了这台大推力发动机的试车成功,也见证了我国固体火箭发动机在设计制造技术上实现了一个里程碑式的跨越。我国也因此成为了世界上大型固体发动机俱乐部中的一员。

我国的大推力固体火箭发动机研制工作起步较晚。从2008年开始,王健儒和同事们陆续研制出了一批相对小型的大推力固体火箭发动机。

图片 1我国自主研制的首台3米直径航天固体发动机

王健儒介绍,发动机之前做的从直径来讲最大做到2米直径。3米直径对于航天运载火箭来讲,是要实现大型运载火箭或重型运载火箭的一个基本的门槛。3米直径对的什么概念?就是要实现300吨级推力以上的能力,必须直径扩到3米去,要是没有3米的直径要实现这个推力非常难。

图片 2我国自主研制的首台3米直径航天固体发动机

没有足够的推力,大型运载火箭就无法上天。只有大型的固体火箭发动机才能提供大推力,但其设计制造的关键技术却一直被牢牢掌握在外国人手中。目前,世界上最粗的固体发动机直径达到3.7米。国外的大型运载火箭早已把固体动力作为主要动力之一,而我国在此领域尚属空白,与国际先进水平差距明显。

图片 3我国自主研制的首台3米直径航天固体发动机

王健儒说:“从国际上来看,目前美国、欧洲、印度、日本都在大力发展大推力固体发动机作为助推器。特别是美、欧、印都研制成功了3米直径以上的大推力分段式固体发动机,而且都已经飞行成功了。我们国家的运载火箭目前还主要以液体动力为主,固体才是刚起步,但随着这几年我们国家固体发动机技术逐步提升、成熟,上上下下都对固体发动机在航天运载领域达到了一致的认可,觉得应该去让固体发动机发挥更大的作用,在我们国家航天运载领域得到更好的应用。”

  此前,大型固体固体火箭发动机设计制造的关键技术一直被牢牢掌握在外国人手中,因此,在这台直径3米的固体火箭发动机研制过程中,航天科技四院的研究团队费了不少脑筋。

“3米直径”是“大型固体火箭发动机”的最低门槛。要让固体发动机输出更大推力,就要让它装载更多燃料;要装载更多燃料,就得让它的体积增大;而体积增大只有两个途径:要么加粗、要么增长。

  该型号发动机总设计师王健儒,1978年出生的他还不到40岁,却已在固体火箭发动机领域打磨了十多个年头,是我国固体运载动力技术的领军人物之一。2014年起,他带领不到20人的研究团队,开始向制造出“直径3米固体发动机”的目标努力。由于经验上的空白,遇到的困难可想而知。

王健儒表示,如果要做2米直径要实现300吨推力,那我们的发动机可能就非常细长细长的,从它本身的设计难度、制造难度基本上是不可能的。所以就需要把直径增大到3米。

  王健儒介绍说:“之前的固体发动机基本上都是围绕2米直径以内规模的设计制造,这次直接提到3米直径,跨的台阶还是比较大的。比如壳体的焊接,因为直径大了以后整个焊缝就非常长,要确保焊缝百分之百质量可靠,没有任何缺陷,这样的要求在工艺过程中怎么去保证,难度是非常大的。燃烧室的一些分段对接、绝热技术,难度也非常大。研制过程中,由于‘大’带来一些意想不到的问题,加工厂里边前前后后花了很大的精力,通过缩比实验去探索,最终能保证一次性成功还是非常不容易的。”

2014年起,王健儒带领他不到20人的研究团队,开始向制造出“直径3米固体发动机”的目标努力。由于经验上的空白,遇到的困难可想而知。

  今天,我国首台直径3米固体火箭发动机终于取得地面热试车成功。王健儒说,这仅仅是这个大家伙正式问世前的“中考”,接下来,还有一次“高考”等待着它。

王健儒介绍说:“因为我们之前的固体发动机基本上都是围绕2米直径以内这样规模的设计制造,这次直接提到3米的直径,应该说跨的台阶还是比较大的。像壳体的焊接,因为直径大了以后它整个的焊缝就非常长,长了以后就要确保焊缝百分之百质量可靠,没有任何缺陷,这样的要求对于工艺过程中怎么去保证,难度是非常大的。像燃烧室的一些分段对接、绝热的技术,过程中难度也是非常大的。研制过程中,由于‘大’带来一些意想不到的问题,加工厂里边前前后后花了很大的精力,通过缩比的实验去探索,最终能保证一次性成功还是非常不容易的。”

  王健儒说:“从本身的研制流程上来讲,固体发动机主要有两个大的节点。一是考核技术方案正确性的一次实验,就是一般定义为发动机首台地面热试车考核。重点考核设计方案的正确性、合理性,以及所用材料、工艺的性能能不能达到设计要求。第二个节点是随着产品进一步成熟,研制工作进一步深入,就到飞行考核,重点考核的是整个发动机飞行的性能,包括环境适应性,比如高温、低温等飞行条件下的工作性能怎么样。主要是这两大节点。相当于固体发动机从没有到最后,产品的成熟要过两个大坎。”

随着技术难题一个个被攻克,我国首台直径达到3米的固体火箭发动机按预定目标成功工作100秒,取得地面热试车成功。王健儒说,这仅仅是这个大家伙正式问世前的“中考”,接下来,还有一次“高考”等待着它:“固体发动机从本身的研制流程上来讲,主要有两个大的节点。一个就是考核技术方案的正确性的一次实验,就是一般定义为发动机首台地面热试车考核。它是重点考核设计方案的正确性、合理性,已经所用材料、工艺的性能能不能达到设计的要求。第二个节点就是产品进一步成熟,研制的工作进一步深入,就到飞行考核,它重点考核的是整个发动机飞行的性能。包括它的环境适应性,像高温低温啊,飞行的一些条件,真正工作状态下的工作性能怎么样,主要是这两大节点,相当于固体发动机从没有到最后产品的成熟要过的两个大坎。”

好的开始是成功的一半。王健儒说,此次试车成功的直径3米固体发动机将为我国大型大推力固体火箭发动机的发展奠定坚实基础。但同时,后续还有更多研究工作等待着他们进一步去完善,需要他们大踏步向前追赶。

他表示,有了研制3米发动机成功的经验和实力,预示着我们基本上有了这样一个技术,对后续我们发展更大型固体发动机是非常有支撑作用的。我们用到的固体推进剂的性能、我们用到的材料的性能,以及我们相应的设计方法和加工工艺快赶上国际先进的水平了,后续应该会大步往前走的。来源:国防科工局网站

本文由皇家赌场网址hj9292发布于科学资讯,转载请注明出处:总设计员解密本国直径最大固体推进剂火箭斯特

您可能还会对下面的文章感兴趣: