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民企造!中國首臺(tái)80噸液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室試車成功!
“緊張,就跟自己的孩子去考試一樣,小考中考大考都很緊張。”火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力室點(diǎn)火試車前,北京藍(lán)箭空間科技有限公司(下稱“藍(lán)箭”)高級(jí)工程師、推力室專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人袁宇站在大山里唯一的農(nóng)家樂天臺(tái)上,盯著距離幾百米遠(yuǎn)的試車臺(tái)。
9月27日,民營(yíng)火箭公司藍(lán)箭自主研發(fā)的國內(nèi)首臺(tái)80噸液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)天鵲(TQ-12)短噴管推力室在其湖州自主建設(shè)的試車臺(tái)進(jìn)行20秒短程點(diǎn)火試車并取得成功。

浙江省湖州市的一處山坳里,豎著帶有“藍(lán)箭航天”四個(gè)大字的低溫液氮儲(chǔ)箱,這個(gè)肉眼可見的標(biāo)志性建筑是試車臺(tái)的一部分。半徑1.5公里之內(nèi)沒有稠密的居民區(qū),只有成片竹林、兩個(gè)集裝箱改造成的監(jiān)測(cè)室,還有一幢4層樓高的農(nóng)家樂,工作人員吃住都在這里。而5個(gè)月前,這里還是一片荒涼,沒水沒電也沒路。
加注燃料、加壓、冷卻,一系列準(zhǔn)備工作后,倒數(shù)五秒,11點(diǎn)11分,推力室點(diǎn)火試車。黃沙揚(yáng)起,甲烷燃燒后噴出15米長(zhǎng)的藍(lán)紫色火焰,試車臺(tái)30米后的山體也被熏黑。產(chǎn)生的噪聲消融在山中,掌聲又響起,推力室試車成功點(diǎn)火20秒。
試車臺(tái)的功能是固定發(fā)動(dòng)機(jī),并在工藝系統(tǒng)所產(chǎn)生的穩(wěn)定工作狀態(tài)的模擬環(huán)境下,通過點(diǎn)火試驗(yàn)及測(cè)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè),獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的推力、介質(zhì)的流量、溫度、壓力等試驗(yàn)參數(shù),以此判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能和質(zhì)量。藍(lán)箭CEO張昌武說,本次短噴管推力室試車是在藍(lán)箭航天自建的高壓擠壓試車臺(tái)上進(jìn)行的,這也是國內(nèi)唯一的民營(yíng)熱試車臺(tái)。
推力室是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中完成推進(jìn)劑能量轉(zhuǎn)化和產(chǎn)生推力的組件。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推力室由噴注器、燃燒室和噴管組成。此次點(diǎn)火試驗(yàn)的任務(wù)是加快驗(yàn)證“天鵲”(TQ-12)推力室的核心技術(shù),推動(dòng)“天鵲”(TQ-12)發(fā)動(dòng)機(jī)以及“朱雀二號(hào)”液體運(yùn)載火箭進(jìn)入大規(guī)模地面試驗(yàn)。
袁宇說,大量的試驗(yàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功的必要條件。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)集燃燒、傳熱、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、低溫技術(shù)、測(cè)控技術(shù)等多種學(xué)科與技術(shù)于一體,僅僅依靠仿真計(jì)算無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的研制,必須開展各種大量的試驗(yàn),一臺(tái)成熟穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī),累計(jì)試車時(shí)間要達(dá)到20000秒以上。
2011年,中國航天科技集團(tuán)公司六院北京11所60噸級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)首次試驗(yàn)取得成功。2016年,液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)在中國航天科技集團(tuán)公司六院101所也完成200秒熱試車。
相對(duì)于國家隊(duì)長(zhǎng)時(shí)間的試車,目前,藍(lán)箭還處在短程試驗(yàn)階段。9月24日,藍(lán)箭進(jìn)行1.5秒箱壓點(diǎn)火試驗(yàn)和5秒短程試驗(yàn),9月26日進(jìn)行10秒短程試車。此次20秒推力室試驗(yàn)是藍(lán)箭的“第四把”,“難度一步步提高,不是一上來就整20秒,沒有這么大膽。”團(tuán)隊(duì)成員都是老手,但袁宇還是很緊張,眼睛盯住山坳里的試車臺(tái)。一次性試車時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的考核越充分,難度也越大。
巧婦難為無米之炊,試車臺(tái)不是米,是鍋
“點(diǎn)火期間的視頻有沒有?”“真棒,這些角度真棒。”試車成功后,張昌武已經(jīng)在農(nóng)家樂的拐角處跟航拍師討論拍攝的視頻。
張昌武和團(tuán)隊(duì)一直強(qiáng)調(diào),“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一半是設(shè)計(jì)出來的,一半是測(cè)試出來的。”巧婦難為無米之炊,但他覺得,試車臺(tái)不是米,而是鍋。張昌武認(rèn)為,擁有自己的試車臺(tái)就意味著初步形成從生產(chǎn)到測(cè)試的獨(dú)立自主能力,在密集產(chǎn)品試驗(yàn)中提高效率,確保產(chǎn)品研發(fā)和驗(yàn)證周期,民營(yíng)企業(yè)做運(yùn)載火箭也會(huì)靠譜。
2015年6月,當(dāng)時(shí)32歲的山東人張昌武從金融跨界,與曾在歐洲航天局工作15年的吳樹范創(chuàng)辦藍(lán)箭,目標(biāo)是做液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī),最終干一款能空天往返的飛機(jī),一小時(shí)到達(dá)地球各角落。
在推力室試車的同一天,藍(lán)箭固體三級(jí)火箭朱雀一號(hào)已經(jīng)啟程運(yùn)往酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,等待10月底的發(fā)射。張昌武說,液氧甲烷火箭預(yù)計(jì)2019年出廠,2020年中型液體火箭在首飛后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,2021年具備登上月球甚至載人的能力。不過,這一過程中,可靠性的完善仍有很長(zhǎng)的路要走。





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