民用航天三米兩分段大型固體火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī) 航天科技四院供圖
伴隨著撼天動(dòng)地的轟鳴，昨日，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第四研究院自主研制的民用航天三米兩分段大型固體火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī)在西安成功完成地面熱試車。3米的直徑、150噸的推力均創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同類型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)之最，也實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大型固體火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的新突破。
現(xiàn)場(chǎng)
“大力士”西安成功點(diǎn)火 100秒撼天動(dòng)地
“各系統(tǒng)檢查就位……五，四，三，二，一，點(diǎn)火！”伴隨著鏗鏘有力的指令，北京時(shí)間昨日下午兩點(diǎn)整，國(guó)內(nèi)最大推力分段式固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在位于西安的航天科技四院試驗(yàn)新區(qū)點(diǎn)火試車。
這臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的主體由兩段構(gòu)成，全長(zhǎng)8.6米、直徑3米、推力達(dá)150噸。是中國(guó)迄今為止最大直徑、最大推力、最大裝藥量的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。在此之前，同類型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的最大直徑只有2米左右。
塊頭大，動(dòng)靜自然也不小。點(diǎn)火的一剎那，在大屏幕上可以看到，耀眼的火焰從噴管噴涌出數(shù)十米。點(diǎn)火約兩秒后，如雷鳴般沉重有力的轟鳴聲和來(lái)自大地的震動(dòng)源源不斷地傳入指揮大廳。雖距離試驗(yàn)臺(tái)較遠(yuǎn)，但記者仍能感受到前方傳來(lái)的隱隱熱量。
“40秒！”“60秒！”“80秒！”火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大力量持續(xù)地爆發(fā)著，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)畫(huà)面已然定格，聚集著數(shù)百人的指揮大廳里鴉雀無(wú)聲，所有人的注意力無(wú)一例外地集中在大屏幕上，唯一提醒人們時(shí)間流逝的只有一次次不斷刷新出的點(diǎn)火時(shí)間。
“100秒！”北京時(shí)間8月2日14點(diǎn)01分40秒，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)按照預(yù)定計(jì)劃，分秒不差地結(jié)束了工作。幾乎是同一時(shí)間，指揮大廳爆發(fā)出熱烈的掌聲。人們起立，握手，擁抱。
特點(diǎn)
3米直徑 焊接總長(zhǎng)750米
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、機(jī)動(dòng)性好，但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)在大推力固體運(yùn)載領(lǐng)域與國(guó)際先進(jìn)水平存在明顯差距。此次成功試車的“民用航天三米兩分段大型固體火箭助推發(fā)動(dòng)機(jī)”創(chuàng)造了中國(guó)迄今固體發(fā)動(dòng)機(jī)推力之最，樹(shù)起了中國(guó)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)民用的里程碑。
航天科技四院41所首席專家、固體運(yùn)載發(fā)動(dòng)機(jī)總設(shè)計(jì)師王健儒形象地比喻說(shuō)：“固體火箭的本質(zhì)是緩慢燃燒的‘炸藥桶’，產(chǎn)品要做大，就要分段連接，但會(huì)留下縫隙，而這正是難點(diǎn)所在，一旦分段之間的連接部分出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致燃燒不均勻，引發(fā)爆炸。因此，分段式固體火箭的制造組裝極為復(fù)雜困難?！?/p>
從無(wú)到有、從小到大，在過(guò)去兩年多的時(shí)間里，科研人員不斷創(chuàng)新、摸索、試驗(yàn)，相繼攻克了大直徑發(fā)動(dòng)機(jī)分段殼體連接與密封技術(shù)、燃燒室絕熱對(duì)接技術(shù)、分段藥柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、長(zhǎng)時(shí)間工作噴管技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，圓滿完成了大推力發(fā)動(dòng)機(jī)、兩段式和三段式技術(shù)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)的研試工作，形成了一套完整的分段式固體發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與分析方法，刷新了我國(guó)固體發(fā)動(dòng)機(jī)的研制紀(jì)錄。
以絕熱層為例，燃燒室內(nèi)3000多℃的高溫可以瞬間把發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼殼熔化，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體和藥柱之間需要一件“鐵布衫”。據(jù)介紹，依據(jù)不同界面、不同部位，絕熱層由3000多張大小不同、厚度不等的片材拼接而成，如果把這些絕熱層鋪開(kāi)，足有幾個(gè)籃球場(chǎng)那么大。不僅數(shù)量驚人，絕熱層還要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫粘接，即便是如小拇指指甲蓋大小的氣泡也不容存在。
此外，殼體的焊接也是大費(fèi)工夫，僅焊接技術(shù)攻關(guān)就歷時(shí)四個(gè)多月，累計(jì)焊接時(shí)間多達(dá)300小時(shí)。如果分層計(jì)算，焊接總長(zhǎng)度達(dá)750米，使用焊絲量達(dá)350公斤，且百分之百要通過(guò)探傷檢測(cè)。
展望
將助力我國(guó)載人登月
“3米的直徑使它成為國(guó)內(nèi)迄今為止最大的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)?！蓖踅∪逭f(shuō)，大直徑、大體積讓它成為當(dāng)之無(wú)愧的“大胃王”?！俺缘枚喈?dāng)然力氣大，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)含熱量高，體內(nèi)燃料可以保證它產(chǎn)生強(qiáng)大的推動(dòng)力，即使通往太空的路途再遙遠(yuǎn)，也‘不會(huì)餓’，不會(huì)乏力?！?/p>
“3米直徑助推發(fā)動(dòng)機(jī)不但個(gè)人能力出色，而且具有兄弟團(tuán)結(jié)的優(yōu)秀品質(zhì)。通往太空的路，需要很大的力量，往往是一個(gè)液體發(fā)動(dòng)機(jī)在中央，多個(gè)固體‘大力士’手拉手環(huán)抱著液體‘大哥’，一齊用力，向共同的目標(biāo)前行?！蓖踅∪褰榻B，此次試驗(yàn)成功后，航天科技四院還將重點(diǎn)從復(fù)合材料、推進(jìn)劑等成本占比高的方面入手，在設(shè)計(jì)源頭上加以提升，簡(jiǎn)化工藝、提高效率，讓固體發(fā)動(dòng)機(jī)不僅做到安全可靠，而且“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”、好用耐用。
據(jù)預(yù)測(cè)，3米直徑分段發(fā)動(dòng)機(jī)有望應(yīng)用于我國(guó)的重型運(yùn)載火箭固體助推器中，將使近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到100噸以上，滿足我國(guó)載人登月、深空探索的發(fā)展需求。王健儒說(shuō)：“我們將進(jìn)一步加大攻關(guān)力度、加快研制步伐，系統(tǒng)規(guī)劃我國(guó)大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)的型譜化發(fā)展，穩(wěn)步提升其技術(shù)成熟度，全力推進(jìn)固體技術(shù)在我國(guó)未來(lái)新型運(yùn)載火箭中的應(yīng)用，助力中國(guó)人把視野拓展到更為遙遠(yuǎn)的星宇深空?！?記者 魏鑫 實(shí)習(xí)生 李圓 湯寧)
（責(zé)任編輯 王順利）
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