近十年來,我國航天事業蓬勃發展,取得了巨大成果,如組建北鬥,搭建空間站,追星探月等這些大工程,而這些工程的實現,都離不開火箭,特别是長征系列火箭。
長征火箭是我國航天發射的絕對主力。1970年4月24日發射的“東方紅一号”衛星是其首次飛行,52年間,長征系列運載火箭實施了我國92%的航天發射任務,先後将700餘個航天器送入太空,發射成功率為96%。
我國航天目前已進入高密度發射常态化階段。在高密度發射的同時,也一直保持着相當高的成功率。
從最近兩年數據來看
2021全年長征火箭48次發射,成功率100%。
2022全年長征火箭53次發射,成功率100%。
2023年截至目前,長征火箭發射4次,成功率100%。
長征火箭
在火箭箭體中,火箭發動機被稱為火箭的"心髒",可見發動機的重要性。
而測試火箭發動機的“幕後英雄”,就是火箭發動機試車台,關心航天的朋友可能從媒體上經常看到或聽到,某某火箭發動機“試車”成功,這個“試車”通常指的就是火箭發動機在試車台上測試。
火箭發動機試車台作用發動機試車台是液體火箭發動機研制過程中至關重要的專有基礎保障設施,任何設計,都必須在試車台進行試驗,才能驗證發動機的可靠性、安全性以及各項參數指标是否達到了設計要求。
火箭發動機試車台,就是火箭發動機進行試驗的地方,相當于一個小型火箭發射場,試車的每一步,都完成模拟真正的點火過程。隻有在試車台上通過驗證的火箭發動機,才能投入批量生産和進行發射。
火箭發動機試車台分主要分為三類:1.專為試車修建的試車台:有的可以在試車的同時進行一些環境試驗,但不能用來發射。
備有推進劑貯箱的火箭試車台也能用于發動機試車。試車台由台體、控制中心、測量中心和保障設施組成。
試車台的保障設備與發射的保障設施相似。
2.與發射場結合在一起的試車台:既可用來試車,也可用來發射。這種試車台台體上裝有構造特殊的支撐裝置,
在試車時它能把點火後的火箭系留在台上,而在發射時又能釋放火箭。試車和發射同用一套地面設施,可以節省大量經費。
3.高空試車台和真空試車台高空試車台和真空試車台,主要針對一二級火箭,當然針對火箭或者航天器上的姿态控制發動機還有相應的姿軌控制試車台小分類。
我國目前主要的火箭試車台航天六院有兩個大型火箭發動機試車台。
1.一個是位于我國秦嶺,陝西抱龍峪淺山溝的901試車台,專為試車台修建的常規液體火箭發動機試車台,曾經是亞洲最大的液體火箭發動機試車台,承擔過400多台發動機的試車任務。
2.另一台是銅川試驗區大推力發動機試車台,最大可試車500噸液氧煤油發動機,是美、俄兩國之外世界上最大的液體火箭發動機試車台。
于2021年12月開工建設,建成後将成為亞洲最大的液體火箭發動機試車台,為我國載人登月、深空探測和天地往返等重大航天工程的順利實施奠定基礎。。
此外,六院還擁有全國最大、系統最全的泵水試驗室、全國最好的氣門液流試驗室、全國唯一的液體火箭發動機基本理論實驗室。
試車台測試火箭發動機的大概過程文中簡單介紹下秦嶺深處的液體火箭發動機試車台,測試我國首台泵後擺火箭發動機的一個大概過程。
我國首台泵後擺火箭發動機
秦嶺深處的發動機試車台,其最大承載能力為500噸,多項技術達到世界先進水平,是我國自主建造設計的火箭發動機試車台,主要用于測試液體火箭發動機,目前已經成功完成長征六号,7号,5号運載火箭的核心動力試車。
試車台有四根形似牛腿的巨型靜架,有些發動機點火試車時,推力達到120噸以上,四根巨型靜架能将發動機牢牢按住。
2017-06-04,我國首台泵後擺火箭發動機就在這測試。工程師測試時,會給火箭發動機裝上采集壓力,溫度,流量的傳感器,總共319個傳感器,借助它們,發動機運轉的每一個動作細節,工程師都能完成掌握。這套我國工程師研發的火箭發動機傳感器系統,全世界隻有中國,美國,俄羅斯才有。
在點火前,工程師要先做一次擺動試驗,通過傳感器,測量出泵後擺的振動頻率,在點火的時候,可以避開發動機與試車台的共振頻率。
第一次綜合測試,點火試驗将持續50秒,泵後擺發動機速高達兩萬轉,3000度攝氏度的高溫。在火箭發動機的内部,點火時的瞬間壓力會達到120噸,這個壓力,相當于将黃浦江的水,打到高海拔的青藏高原。
從點火開始到形成最大推力,隻需2秒鐘,整個試驗台架在強烈的震動中穩如泰山。
秦嶺深處的發動機試車台測試中
試車時間50秒,泵後擺所有部件完美運轉,我國首台泵後擺大推力火箭發動機研制成功。
泵後擺大推力火箭發動機研制的成功,讓我國成為世界上第二個掌握泵後擺核心技術的國家,意味着在載人登月方面,已經掌握了基本的技術條件,中國的科技每上升一步,都是國人的驕傲!
已停用的火箭發動機試車台1965年1月,067基地在陝西寶雞市秦嶺深處的鳳縣選址開始建設。1969年6月,曆經4年建設,067基地建成投産。
067基地建成了當時亞洲最大、水平先進的大型液體火箭發動機試車台一号台和二号台。
1993年,随着國家國防建設布局地調整,067基地整體調遷至西安,2001年,經國務院批準,更名中國航天科技集團第六研究院。2019年12月,工業和信息化部公布第三批國家工業遺産名單,鳳縣“紅光溝航天六院舊址”成功入選。
紅光溝航天六院舊址
7013工程液體火箭發動機試車台,位于浙江省湖州市吳興區南門外釣魚台,始建于1970年,作為我國重要的大型多功能運載火箭液體發動機試車台,見證了中國航天從無到有、從小到大、從弱到強的奮鬥史。
1994年7月,由于任務調整,當時的航天系統管理機關決定将試車台“暫以封存”。
2020年9月,試車台被航天科技集團命名為“集團公司航天精神教育基地”。
7013工程液體火箭發動機試車台
難于想像,我國的建設者們,在那個年代,那種艱苦條件下建造出如此先進的火箭發動機試車台,他們的奉獻和精神将永存。
民營航天公司火箭發動機試車台北京天兵科技有限公司火箭發動機試車台,2020年12月建成。
這個試車台是目前全球最大的新一代常溫無毒HCP液體火箭發動機熱試車台,也是國内稀缺的百噸級火箭發動機試車台之一。
試車台建設在舊礦山内,既滿足了發動機試車過程的安全、環保和降噪等需求,同時又開創了一條新的礦山修複利用之路,是“綠水青山”工程的有益探索。
藍箭航天火箭發動機試車台,2018年09月建成,位于浙江省湖州經濟技術開發區美女山。
藍箭航天火箭發動機試車台
因為制造發動機的過程中需要不斷做熱試驗,為了保證研發進度,不被實驗環境局限,自建試車台就顯得非常重要。
目前市場上已有的試驗設施資源有限,以我國最近幾年的發射頻率,國家隊自己用都排不過來,所以航天民企十分有必要自建試車台來實現發動機和火箭的量産。
寫在最後我國航天,不僅在火箭發射方面取得傲人成績,在太空探索方面,也頗有建樹,2020年7月的火星探測器一飛沖天,天問一号一次性完成“繞、落、巡”三大任務,讓世界震驚,見到了我國的航天實力,反映出中國航天的高速發展和綜合國力的快速提升。
幾十年來,一代代中國航天人埋頭苦幹,不畏難、不氣餒,推動我國航天科技從無到有、從弱到強,不斷刷新紀錄,譜寫了追趕、并跑、超越的奇迹。
我國持續加強自主創新、不斷攻克關鍵核心技術,探索太空的腳步将會邁得更穩、更遠。
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