這個「神器」,如何做到世界第一?「組圖」

臺海網 發佈 2021-10-22T17:51:25+00:00

來源:央視軍事微信近日,國產500噸級整體式固體火箭發動機試車圓滿成功,這一消息迅速火爆全網。長度12.7米、直徑3.5米,推力500噸,這組數據打破世界紀錄。500噸的推力意味著什麼?這一「神器」背後有什麼故事?本期「央視軍事披露」帶你揭秘!

來源:央視軍事微信

近日,國產500噸級整體式固體火箭發動機試車圓滿成功,這一消息迅速火爆全網。

長度12.7米、直徑3.5米,推力500噸,這組數據打破世界紀錄。

500噸的推力意味著什麼?這一「神器」背後有什麼故事?本期「央視軍事披露」帶你揭秘!

500噸推力=瞬時推動300多輛車

通常,一輛小轎車的重量在1.5噸左右,而500噸的推力則意味著可以瞬時推動300多輛小轎車,足以可見航天固體發動機的磅礴偉力。長度12.7米,直徑3.5米,推力500噸,這組看似普通的數據,為何打破了世界紀錄?

據中國航天科技集團四院大推力固體發動機總設計師王健儒介紹:

3.5米意味著,目前世界範圍內能做到,具備工程應用的、又能拉著來回運輸跑、具有機動性,最大直徑的上限。因為我國整個鐵路運輸二級超限是3.8米,液體火箭的外面還要加固,所以再大就無法運輸了。鮮為人知的是,固體發動機的推力和長度成正比。世界上現有的大推力固體火箭,都是靠多段組合實現的,而單段性能,基本上就決定了整個多段固體火箭的性能。」

例如,美國太空梭使用的固體助推器SRB,由四段組成,高45米,直徑3.7米,推力約1245噸,一度是世界上最大的固體燃料火箭。按此計算,我國正在開展的直徑3.5米級五段式發動機的研究,最大推力將遙遙領先,也將為我國未來大型、重型運載火箭型譜發展,提供更多的動力選擇。

王健儒說:「我們攻克分段技術的關鍵技術後,再攻克3.5米整體式的發動機技術,這兩個技術結合,就能實現千噸以上的固體發動機的技術。分段式也是朝著千噸以上,1000噸、1500噸大推力發動機來發展。」

如何打破世界紀錄?聽總師揭秘!

固體火箭本質上是緩慢燃燒的「炸藥桶」,分段式製造組裝極其複雜困難。

據王健儒介紹:「分段發動機的核心是燃燒室,需要將其分成好幾節。而整體式需要承受像8~10兆帕的高壓,還有高溫,不能泄漏。整體式不存在對接口,但若要將其分成幾節,對接部分連接結構的可靠性、密封性能、絕熱性這些都非常難,一旦出問題就會有災難性的後果。」

相比液體火箭,固體火箭非常神秘,以往更多用於飛彈武器。但實際上,航天領域對推力與爆發力有著特殊需求。大推力固體火箭發動機,是目前世界各國航天運載技術競相發展的重點。

中國航天科技集團四院大推力固體發動機總設計師王健儒:「固體結構比較簡單可靠,容易實現大推力。對發射場來講,後勤保障非常少。固體發動機到發射場以後基本沒有任何操作,火工品檢測通過後就可以點火,不像液體火箭發射前要加注等一些複雜的檢測。」

經過十年攻關,王健儒團隊攻克大推力固體火箭發動機最核心技術。

據王健儒介紹:「固體發動機最核心的就是後面的噴火裝置——噴管,噴管里的結構件研製難度非常大。

噴管出口的氣流速度非常大,並且固體火箭發動機還有一個特點,它的燃氣里有大量的顆粒,像這種二相流的產物去衝擊結構件時,它的沖刷力度很大,相當於子彈的速度去衝擊喉襯,衝擊噴管的材料。其能扛住3500℃的溫度,並且還是在高溫高壓和高速這樣的一個氣流作用。就是想要保證整個結構件的結構完整,要能承受住這樣的一個惡劣的環境,這是比較難的。」

噴管最關鍵部位是喉襯,經過多輪攻堅和失敗,最終取得了材料重大突破。

王健儒說:「拿我們噴管上喉襯材料來講,喉部最窄的一個地方,所有的燃氣都要從這裡出去,這的工況非常惡劣,必須要採用全新工藝。在一次驗證過程中,喉襯跑了,我們在離試車台很遠的地里才把殘骸找到,找回來後再解剖再分析。」

明年還有首飛!

王健儒還透露接下來的兩個攻關方向:

「整體500噸,下一步我們就是把它換成矢量噴管,工作期間能擺動,完全直接可以結合工程應用背景,直接可以去上天飛行。

明年我們有2.6米直徑的發動機要首飛。希望兩年後再有3.5米發動機能夠飛行。這些都非常值得期待,這也是固體發動機在運載領域整個發展歷程中里程碑式的節點。」

期待首飛成功!

【來源:央視軍事微信公眾號】

關鍵字: