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历经十余载 由西安航天六院研制 提高60% 单台推力达120吨

无毒无污染 运载能力是原来三倍 2014年首飞 将伴随长征五号

本报讯 昨日,我国新一代大推力液体火箭发动机点火试验成功。新一代液体发动机由西安航天六院研制,单台推力达到了120吨,将成为我国新一代大推力运载火箭长征五号上的主力发动机。

“金牌动力”添新兵

今年我国刚刚完成的神舟九号发射任务,把3名宇航员送入了太空。托举神舟九号的长2F运载火箭,其发动机单台推力为75吨。未来我国要建立自己的太空实验站,开展更深层次的宇宙深空探索,这就需要更大推力的火箭发动机。

此次进行点火试验的液体火箭发动机的单台推力为120吨,是我国目前单台推力最大的液体火箭发动机,由位于西安南郊的航天六院研制。航天六院是我国唯一集运载火箭主动力系统,轨姿控动力系统及空间飞行器推进系统于一身的设计制造单位,其产品素来有“金牌动力”之称。大推力液体火箭发动机点火试验成功,让“金牌动力”又添一名得力“战将”。

2014年将实现首飞

新一代发动机采用液氧煤油为燃料。此次点火试验的发动机在28日完成了液体燃料加注的环节,加注了98吨液态氧和30吨煤油。

发动机运行时的压力从现役发动机的80个大气压提高到了180个大气压,同样的时间里,发动机可以带动更多的燃料燃烧,推进剂的消耗量达到了每秒钟420公斤左右,现役的发动机则不到300公斤。

新一代大推力发动机消耗1公斤推进剂,产生的推力比现役发动机提高了15%~20%,达到了世界先进水平。这种大推力发动机将成为中国未来实施载人航天、月球探测、空间实验室乃至执行深太空探索任务等工程的主要动力,首次飞行将于2014年实现。

降低“飞天”成本

目前,75吨推力火箭发动机是采用偏二甲肼为燃料,与之相比,液氧煤油具有性能更高、无毒无污染、价格更便宜的优势。据介绍,一吨液氧煤油的价格不到一万元,而偏二甲肼则是其的数倍。

此外,液体火箭发动机由现在的一次性使用变为了重复使用。现在的一次性液体火箭发动机,在交付之前要经过组批抽检,通过抽检一批产品中的部分产品,判定产品是否合格。而重复使用则避免出现因为一台发动机的问题造成一批发动机不能使用,更进一步降低了进入太空的成本,使得普通百姓实现太空旅游的可能性变得更高。

专家点评

把中国动力推向新高度

“自2000年国家正式立项进入工程研制的12年间,液氧煤油发动机已先后进行了百余次试车。”我国著名火箭发动机专家、航天六院院长谭永华说:“这当中,既有饱尝失败的痛苦,但更多的是失败之后,六院人自主创新的步履更加坚实。”

谭永华说,六院人在收获新一代大推力火箭发动机研制成功喜悦的同时,更成就了中国航天的新高度。现阶段我国使用的发动机单台推力是70吨左右,火箭的运载能力9吨上下。120吨级液氧煤油发动机采用了目前世界上最先进的高压补燃循环系统,可谓世界航天动力领域的珠峰。其推力比我国现有长征系列运载火箭发动机提高60%以上,运载能力是原来的三倍左右;不仅采用的推进剂、循环方式与常规发动机不同,在最高压力、涡轮功率、推进剂流量等设计参数上,也比现有发动机高出数倍,在推力吨位、性能方面有大幅度提高。

同时,新一代大推力火箭发动机的研制,直接带动了相关产业的发展。谭永华向记者介绍,在六院新一代大推力液氧煤油发动机研制中,为了解决高低温、高压、强氧化、高转速、大功率等问题,六院与相关单位一起研制开发了近50种新材料,包括高强度耐氧化的不锈钢、高温合金、纳米涂层、镀层、橡胶等等。这些新材料、新工艺一经问世,就受到其他行业的关注和应用,促进了相关产业的发展。发动机技术的一项项突破,不仅直接引领了航天事业的发展,还为国民经济和普通百姓日常生活水平的提高注入了新的科技力量。

突破难关

“极限测试”中表现完美

本报讯 新一代大推力火箭发动机昨日进行的点火试验被称为“极限测试”。在试验过程中,需要克服种种困难。

首先要过的关口是大推力所带来的反作用力。新一代液体发动机的点火时产生的反作用力是120吨,对试车平台的承受力提出了要求。其次是高温的考验。新一代大推力火箭发动机在点火时,产生的温度最高可达到3000℃以上,整个测试平台能否扛得住高温,也是测试的重要内容。

此次试验的发动机已经3年没有使用,而且经历过两次长达600秒的点火试验、经过3000公里的长途运输颠簸,在点火后,发动机的运转速度高达每分钟2万转。此次点火试验,就是要在这样的极限状态下,检测发动机是否可以保持稳定性和可靠性。这台发动机在极限考验中表现完美,预示着中国航天动力的新旧更迭将加快。

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