火箭發(fā)展,動力先行。近日,全世界推力最大、工作時間最長、沖質比最高、可工程化應用的整體式固體火箭發(fā)動機亮相第14屆中國航展。
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世界推力最大整體式固體火箭發(fā)動機亮相第14屆中國航展(航天科技四院供圖)
這款發(fā)動機直徑3.5米,最大推力500噸,采用高壓強總體設計、高性能纖維復合材料殼體、高裝填整體澆注成型燃燒室等多項先進技術,發(fā)動機綜合性能達到世界一流。
都說外行看熱鬧、內行看門道。仔細閱讀,可以發(fā)現(xiàn),除了大推力外,該發(fā)動機還有三個關鍵詞。
第一個關鍵詞是固體火箭。發(fā)動機是火箭的核心部件,目前主流的運載火箭發(fā)動機主要分為液體火箭發(fā)動機和固體火箭發(fā)動機,兩種發(fā)動機各有特點。
固體火箭發(fā)動機顧名思義,就是使用固體燃料作為推進劑的火箭發(fā)動機,與之相對應的是液體火箭發(fā)動機,它們的工作原理相同,都是通過點燃推進劑產生巨大推力,將航天器送入幾百甚至上萬公里的預定軌道。
不同的是,固體發(fā)動機主要使用固體燃料,也就是一種高能火藥。長征十一號運載火箭使用就是固體燃料。而液體發(fā)動機主要使用液氫液氧等液體推進劑,大家熟知的長征五號火箭使用的就是液氫液氧。
由于使用的燃料不同,因此各自的特點也不相同。液體發(fā)動機具有可控性強、點火時間長等特點,而固體發(fā)動機具有結構簡單、機動靈活、瞬間推力大等優(yōu)勢。而在未來,基于兩者優(yōu)勢相結合的發(fā)動機組合模式,也將成為新的設計思路,這也是世界航天大國都在致力發(fā)展的方向。
第二,是獨特的殼體材料。航天科技集團四院大推力固體發(fā)動機型號副總師白彥軍曾介紹,整個發(fā)動機的殼體,采用高強碳纖維復合材料產品成型,兩個好處,一是整體的質量很輕,第二個是不管是從成本還是性能上來講,都會有很大的提升。
第三個關鍵詞是整體式。按照燃燒室的結構形式,固體火箭發(fā)動機分為整體式固體發(fā)動機和分段式固體發(fā)動機。其中分段式固體發(fā)動機具有推力大、工作時間長、結構尺寸大等特點,是運載火箭實現(xiàn)大起飛推力的有效途徑。同時,采用分段技術,也可大幅降低發(fā)動機的技術難度、研制條件難度以及研制成本。
500噸推力整體式固體火箭發(fā)動機,意味著我國千噸級推力固體發(fā)動機發(fā)展的關鍵技術鏈路已打通,標志著我國固體運載能力實現(xiàn)大幅提升。
基于500噸推力整體式固體發(fā)動機,目前還在開展3.5米級分段發(fā)動機研究,其最大推力將達到千噸級,可應用于大型、重型運載火箭固體助推器中。這將滿足我國空間裝備、載人登月、深空探測等航天活動對于運載工具的不同發(fā)展需求,為我國建立完善的航天運輸系統(tǒng)提供動力支撐。
記者:宋雅娟 肖春芳
資料來源:中國航天科技四院、央視新聞、光明日報等
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