推力世界第一的整体式固体火箭发动机这样“炼成”

19日,由我国自主研制的世界最大推力整体式固体火箭发动机试车成功,为我国千吨级推力固体发动机的发展奠定了坚实基础,标志着我国固体火箭运载能力实现大幅提升。

总台央视记者 李宁:这里是白鹿原试验区的测发间,这个位置距离试车台只有两百米。这是这个试验区第一次试车五百吨级推力的发动机,所以为了安全起见,我们都戴上了头盔,此外还有这个防爆的耳塞,在玻璃的地方都做了防爆处理,贴了防爆膜。此外,在天花板上还都设置了防护网。从监视器上可以看到,即将试车的这款发动机已经准备就绪,马上试车就将开始。

总台央视记者 李宁:现在试车已经开始,我们在测控间可以感受到非常强烈的震动,看监视屏幕上,试验的时间在不断增加。

航天科技集团四院院长 任全彬:今天的试验非常圆满,我们测得了所需要的所有参数,包括这个推力是500吨、工作时间115秒。

今天试车成功的发动机直径3.5米,装药量150吨,推力达500吨,试验的成功,对推动未来大型、重型运载火箭技术的发展具有重要意义。

航天科技集团四院院长 任全彬:我们在大型固体火箭发动机领域已经处于国际先进水平。下一步,我们要研制千吨级的固体火箭发动机,来为未来我国的航天运载火箭提供更强劲的动力。

多项先进技术 装药量150吨 推力达500吨

航天发展,动力先行。今天试车成功的这款发动机综合性能达到世界领先水平。它长什么样?有哪些过人之处?让我们一起看一看。

总台央视记者 李宁:这个就是目前世界上推力最大,可以工程化应用的整体式固体火箭发动机,它的直径是3.5米,装药量150吨,推力可以达到500吨。

据了解,该型发动机采用了高压强总体设计、高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术。

航天科技集团四院大推力固体发动机型号副总师 白彦军:整个发动机来说,壳体我们采用高强碳纤维复合材料产品成型的,采用碳纤维有两个好处,一是整体的质量很轻,第二个是不管是从成本还是性能上来讲,都会有很大的提升。

与液体火箭发动机不同,固体火箭发动机所使用的燃料是一种高能火药。今天试车成功的这款发动机装药量达到150吨,是目前世界上装药量最大的整体式固体发动机。针对发动机推进剂的浇注成型难题,技术人员通过仿真模拟实际浇注过程的一系列工艺试验,获得了支撑浇注工艺制定的一系列宝贵参数。

航天科技集团四院7416厂主任工艺师 鱼颖:以前的固体发动机一般来说装药量甚至还有几百公斤的,几吨的几十吨的上百吨级以上的,这是首次干。从我们的工艺设备的能力,还有我们的技术的掌握成熟度,这些都是非常巨大的一个挑战。

据了解,在今天试车成功的500吨推力整体式固体发动机的基础上,科研机构已经在开展直径3.5米级分段发动机的研究,发动机分5段,最大推力将超过千吨,可应用于大型、重型运载火箭固体助推器中,以满足我国空间装备、载人登月、深空探索等航天活动对于运载工具的不同发展需求。

固体火箭发动机和液体火箭发动机

发动机是火箭的核心部件,目前主流的运载火箭发动机主要分为液体火箭发动机和固体火箭发动机,两种发动机各有特点。

固体火箭发动机顾名思义,就是使用固体燃料作为推进剂的火箭发动机,与之相对应的是液体火箭发动机,它们的工作原理相同,都是通过点燃推进剂产生巨大推力,将航天器送入几百甚至上万公里的预定轨道。

有所不同的是,固体发动机主要使用的丁羟这种固体燃料,也就是一种高能火药。长征十一号运载火箭使用就是固体燃料。而液体发动机主要使用液氢液氧等液体推进剂,大家熟知的长征五号火箭使用的就是液氢液氧。

由于使用的燃料不同,因此各自的特点也不相同。液体发动机具有可控性强、点火时间长等特点,而固体发动机具有结构简单、机动灵活、瞬间推力大等优势。而在未来,基于两者优势相结合的发动机组合模式,也将成为新的设计思路,这也是世界航天大国都在致力发展的方向。

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