揭秘长征七号新动力液氧煤油火箭发动机

2016-06-26 10:19 来源:科技日报  我有话说
2016-06-26 10:19:20来源:科技日报作者:责任编辑:赵清建

  6月25日,我国新一代中型运载火箭长征七号实现完美首飞。在为任务成功而欣喜的同时,许多人也对推举长征七号的绿色环保新动力充满好奇。

  长征七号的动力系统全部采用航天科技集团六院研制的液氧煤油火箭发动机。其中助推器与一级火箭共使用6台120吨液氧煤油发动机,二级火箭使用了4台18吨液氧煤油发动机,使得该火箭具备近地轨道13.5吨、700千米太阳同步轨道5.5吨的运载能力。

  记者从六院了解到,与常规火箭发动机相比,长征七号所用的新动力具备多项特点。

  该发动机采用的液氧、煤油两种推进剂,来源广泛、价格低廉,平均价格比现役火箭推进剂低一个数量级,而且绿色环保。该发动机的研制成功及应用,实现了我国火箭动力从常规有毒至绿色无毒的跨越。

  同时该发动机采用世界最先进的高压补燃循环系统。所谓补燃循环,是指燃气经涡轮做功后进入燃烧室,进行二次燃烧,从而对推进剂实现更充分的利用,提高发动机性能。相对发生气循环来说,补燃循环方式的综合效率更高,但结构较为复杂,设计难度大。

  不过,补燃发动机首先要解决自身启动这一难题。我国以往的发动机需要依靠专门的火药启动器等装置,而液氧煤油发动机实现了自身启动,可靠性更高。二者的差距如同将手摇拖拉机改为一拧钥匙即能启动的汽车。

  液氧煤油发动机还具备推力及混合比可调的特点,且调节精度极高。为提高运载火箭的性能和适应性,该发动机具有大范围推力调节能力,如同自动挡汽车,可以实现无级变速。对于载人航天来说,通过推力调节,可以有效降低火箭飞行中的加速度,提高航天员的舒适度,降低对航天员体能的要求,使普通人也有望遨游太空。

  此外,该发动机可在地面重复试车。常规发动机只能一次性使用,一试车就报废。液氧煤油发动机具有多次工作的能力,发动机下线后可以进行试车考核,通过磨合试验重新检查、校准,合格后再交付使用,使发动机的精确度和可靠性得到进一步保证。在此技术基础上,还可以研制可重复使用发动机,使运载火箭能实现天地往返地重复飞行。

  记者了解到,120吨液氧煤油发动机研制过程中突破了近80项设计、制造、试验技术,带动了我国50余种新材料的研制,是我国航天主动力技术发展的重大里程碑。除前述补燃循环、自身启动、大范围推力调节、多次试车技术,该发动机所用先进的高效燃烧技术可使燃烧效率达到98%以上;高压大功率涡轮泵技术最高可产生500个大气压,足以将上海的海水打到海拔5000米的青藏高原。为保证该发动机的研制,六院建设了亚洲最大的火箭发动机试车台和大功率泵试验室,为我国研制载人登月重型运载火箭的大推力发动机奠定了基础。

  凭借多项特点和突出技术优势,液氧煤油发动机理所当然地成为了我国新一代三型运载火箭的主动力,将为我国今后载人航天、探月工程、空间实验室、乃至深空探索等重大任务提供强大可靠的动力。

  (科技日报海南文昌6月25日电 记者付毅飞)

[责任编辑:赵清建]
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