国内首个民营大推力液氧甲烷发动机推力室热试

2018-09-30 00:33 界面 未知

中国民营火箭公司的研发进程正在加快。

九月初,北京星际荣耀空间科技有限公司(下称星际荣耀)和北京零壹空间科技有限公司(下称零壹空间)相继完成第二次亚轨道火箭发射。现在,另一家民营火箭公司北京蓝箭空间科技有限公司(下称蓝箭航天)也有了最新研制进展。

9月27日,蓝箭航天自主研发的国内首台80吨液氧甲烷发动机天鹊(TQ-12)短喷管推力室在其湖州自主建设的试车台,进行了20秒的短程点火试车并取得成功。

作为国内首个民营航天公司自主研发的大推力液氧甲烷发动机推力室,此次试车的主要目的是加快验证“天鹊”(TQ-12)推力室的核心技术。接下来,“天鹊”(TQ-12)发动机以及“朱雀二号”液体运载火箭将进入大规模地面试验。

天鹊(TQ-12)短喷管推力室热试车 图片来源:蓝箭航天

绿色环保、成本低廉已是运载火箭的主要需求。甲烷清洁环保,燃烧后无残留,利于复用,且成本远低于此前常用的液氢和煤油,因此,以液氧甲烷为推进剂的火箭,正逐渐成为当前运载火箭发展的新趋势。

美国民营火箭公司SpaceX和BlueOrigin均已研制出各自的液氧甲烷火箭,并成功完成多次发射。

蓝箭航天此次测试的发动机推力室于今年3月完成设计工作。9月,短喷管推力室交付。推力室通常由喷注器、燃烧室、喷管延伸段组成。短喷管推力室,是包含喷注器和燃烧室的推力室,与全状态的推力室的差别在于没有喷管延伸段。

推力室研制过程中需解决的核心问题是燃烧特性和燃烧室冷却性能,因此,采用短喷管状态代替全状态推力室,可以满足大部分关键项目的测试需求,提高研制效率。

本周内,蓝箭航天已经接连进行了四次推力室点火试验,其中,9月24日,分别进行了1.5秒的箱压点火试验和5秒的短程试验;9月26日进行了10秒短程试车。

“大量的试验是发动机研制成功的必要条件。”主持该产品研发的蓝箭航天高级工程师袁宇表示。液体火箭发动机集燃烧、传热、流体力学、结构力学、低温技术、测控技术等多种学科与技术于一体,仅依靠仿真计算无法满足发动机的研制,必须开展各种大量的试验。一台成熟稳定的发动机,累计试车时间要达到两万秒以上。

本次蓝箭航天短喷管推力室试车的自建高压挤压试车台,是国内唯一的民营热试车台。蓝箭航天表示,一个运行稳定的自建试车台,可以最大效率地提高产品试验效率,确保产品研发和验证周期。

据蓝箭航天介绍,包括热试车台在内的智能制造基地基础设施建设已全部完工,发动机试验总装区域将逐步投入使用。

未来,蓝箭航天在湖州的智能制造基地将具备200余人的办公生产规模,到2022年,将形成年产200台发动机、15枚中型运载火箭的能力。

蓝箭航天CEO张昌武表示,本次短喷管推力室试车是对蓝箭发动机产品和核心能力建设的一次“双向验证”,一方面是对推力室的设计方案进行验证,并通过所获得的试验数据对后续工作进行指导;另一方面也是对自主建设的试车台,从人员、设备、软件、操作规程等进行全方位的测试。目前,蓝箭航天已具备大吨位液体火箭发动机研发、生产、冷试、热试等全方位核心能力。

除了关键部件发动机,运载火箭的研制同样需要大量测试。对此,星际荣耀和零壹空间选择通过发射低成本的亚轨道火箭,对主要部件、整体设计方案以及研发团队进行磨合测试,以降低技术风险。

按照计划,明年4月前,蓝箭航天、零壹空间和星际荣耀这三家民营火箭公司将相继完成入轨运载火箭的首次发射。

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