2019年04月25日,國內(nèi)外媒體紛紛報道,由中國航天科工集團(tuán)有限公司所屬的武漢航天三江集團(tuán)(又稱航天科工集團(tuán)四院)自主研制的500噸級推力商業(yè)航天固體運(yùn)載火箭(第一級,減裝藥狀態(tài))地面試車于近日取得圓滿成功,標(biāo)志著我國大推力、高質(zhì)量比固體運(yùn)載火箭關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破。 據(jù)航天科工集團(tuán)有關(guān)部門介紹,該固體運(yùn)載火箭(一級)是當(dāng)前我國直徑最大、推力最大的固體運(yùn)載火箭。據(jù)公開資料披露,這款由中國航天科工集團(tuán)四院研制的固體火箭發(fā)動機(jī),其直徑超過4.2米(另一說法是4.5米),大幅刷新了商業(yè)航天固體火箭發(fā)動機(jī)直徑的世界紀(jì)錄,居于世界領(lǐng)先水平。 而此前的直徑紀(jì)錄由美國退出現(xiàn)役的航天飛機(jī)(一對)固體火箭助推器:SRB保持,其最大直徑為3.7米 ,為航天飛機(jī)和主液氫燃料箱提供2X1200噸的起飛推力。 由于我國的固體運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)早期主要用于軍事用途,大型固體火箭發(fā)動機(jī)的公開資料很少,獨(dú)立軍事觀察家只能根據(jù)其有限資料對其發(fā)展歷程做一簡介。大型固體火箭發(fā)動機(jī)雖然研制時間要晚于液體火箭發(fā)動機(jī),但其具有的推力大、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、研制周期短、可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),使之不僅在各種戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上占據(jù)主導(dǎo)地位,也已廣泛應(yīng)用于發(fā)射各種航天載荷的運(yùn)載火箭上,來滿足各種航天應(yīng)用需求。 以美國為首的西方國家早在上世紀(jì)60 年代就開始應(yīng)用大型固體火箭發(fā)動機(jī)作為大型、重型運(yùn)載火箭的助推器,并廣泛應(yīng)用在“大力神”系列運(yùn)載火箭、“宇宙神”系列運(yùn)載火箭、航天飛機(jī)可重復(fù)使用航天器、以及為重返月球而最新研制的“戰(zhàn)神”系列運(yùn)載火箭上。 實(shí)際上,在20世紀(jì)6、70年代美蘇登月競賽的高峰期,美國曾不計成本的研發(fā)出一種直徑達(dá)6.6米的AJ-260固體火箭發(fā)動機(jī),其單臺最大推力已經(jīng)超過了3000噸,并已成功的進(jìn)行了3次地面點(diǎn)火試驗(yàn)。由于其推進(jìn)劑和發(fā)動機(jī)殼體是一體化澆鑄,總重超過了1600噸,運(yùn)輸及維護(hù)其不便。隨著5臺并聯(lián),每臺推力達(dá)680噸,用于“阿波羅”登月計劃的土星五號火箭的F1液氧煤油發(fā)動機(jī)研制成功,AJ-260很快就被“打入冷宮”而棄之不用,但也從另一方面說明當(dāng)時美國雄厚的科技實(shí)力和技術(shù)儲備。 由于我國的大型固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)在早期比較落后,所以長征系列大推力運(yùn)載火箭的第一級及助推器很少采用西方國家常用的固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù),而是采用外國已經(jīng)放棄的劇毒偏二甲肼液體燃料火箭發(fā)動機(jī)。直到20世紀(jì)末、21世紀(jì)初我國的的東風(fēng)21型、東風(fēng)31型、巨浪1型、巨浪2型固體機(jī)動/潛射中遠(yuǎn)程洲際彈道導(dǎo)彈獲得突破以后,我國相關(guān)部門才開始重視固體運(yùn)載火箭的發(fā)展起來。 在另一方面,隨著我國化工工業(yè)的飛速發(fā)展,高性能固體推進(jìn)劑和高性能復(fù)合材料發(fā)動機(jī)殼體生產(chǎn)和使用成本不再是制約我國大型固體火箭發(fā)動機(jī)發(fā)展的主要因素。 例如我國的高氯酸銨(一種固體推進(jìn)劑燃料,廣泛用于西方國家的大型固體火箭發(fā)動機(jī)中)產(chǎn)量2018年已達(dá)1.2萬噸,2019年還要大幅增長到2.2萬噸,居世界首位,并大量向歐美日等國出口,而美國的高氯酸銨產(chǎn)量已從最高峰的3.6萬噸萎縮到2017年的2300噸左右,美國國防部五角大樓甚至聲稱中國(高氯酸銨)的競爭性價格嚴(yán)重?fù)p害美國的國家和國防安全。 這些信息充分表明我國的高性能固體推進(jìn)劑產(chǎn)量足以滿足我國大型,超大型固體運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)的燃料需求。隨著推進(jìn)劑成本的大幅下降,我國的大推力固體運(yùn)載火箭的發(fā)展進(jìn)入井噴期,例如航天科工集團(tuán)四院( 武漢航天三江集團(tuán))固體火箭發(fā)動機(jī)的競爭對手- 我國的航天科技集團(tuán)四院(西安航天動力技術(shù)研究院)2016 年就完成了直徑3米、2 段式、推力150噸的固體火箭發(fā)動機(jī)地面試驗(yàn),隨后又完成了推力200噸先進(jìn)固體火箭發(fā)動機(jī)地面熱試車,表明我國已初步具備直徑3米級大型分段式固體火箭發(fā)動機(jī)的研制基礎(chǔ)和能力 。 而最新新聞報道的航天科工集團(tuán)四院研制的500噸推力級第一級固體運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)直徑超過4米 ,將把快舟系列火箭的近地軌道運(yùn)載能力由一噸級(快舟11號,預(yù)計2019年底發(fā)射)提高至二十噸級(快舟21號,預(yù)計2025年前發(fā)射),在進(jìn)行多發(fā)500噸推力級固體火箭發(fā)動機(jī)并聯(lián)改裝后,在其基礎(chǔ)上研制的快舟-31固體運(yùn)載火箭近地軌道最大運(yùn)載能力將達(dá)到70噸,和美國私人太空探索公司SpaceX發(fā)射的“重型獵鷹”火箭不相上下,其每公斤載荷發(fā)射成本聲稱比其更低,成為世界最大的固體運(yùn)載火箭。 另外,隨著我國碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的突破,大直徑復(fù)合材料發(fā)動機(jī)殼體技術(shù)已不再高不可攀,我國航天科工集團(tuán)四院第九總體設(shè)計部從2013年開始直徑2.2米碳纖維纏繞殼體固體火箭發(fā)動機(jī)的研制工作,2016年完成我國尺寸最大的碳纖維纏繞殼體固體火箭發(fā)動機(jī)地面試驗(yàn),推力達(dá)180噸,表明我國已具備大型整體式復(fù)合材料殼體發(fā)動機(jī)的研制基礎(chǔ)和能力。 為了大幅降低成本,航天科工集團(tuán)四院第九總體設(shè)計部還和民營碳纖維生產(chǎn)企業(yè)合作,研制生產(chǎn)出了直徑2.2米、4.5米用于快舟11、快舟21、快舟31固體運(yùn)載火箭上的的大直徑碳纖維纏繞復(fù)合材料一體化成型發(fā)動機(jī)殼體,有效減輕了發(fā)動機(jī)的消極質(zhì)量,提高了發(fā)動機(jī)的推力/質(zhì)量比。在這些大推力固體運(yùn)載火箭的基礎(chǔ)上,正積極開展起飛總推力達(dá)3000噸的世界最大固體運(yùn)載火箭:快舟41的預(yù)研論證工作,用于長征9號超重型液體運(yùn)載火箭的備份和補(bǔ)充。 聲明:以上所有內(nèi)容源自各大平臺,版權(quán)歸原作者所有,我們對原創(chuàng)作者表示感謝,文章內(nèi)容僅用來交流信息所用,僅供讀者作為參考,一切解釋權(quán)歸鎂途公司所有,如有侵犯您的原創(chuàng)版權(quán)請告知,經(jīng)核實(shí)我們會盡快刪除相關(guān)內(nèi)容。 鳴謝:鎂途公司及所有員工誠摯感謝各位朋友對鎂途網(wǎng)站的關(guān)注和關(guān)心,同時,也誠摯歡迎廣大同仁到網(wǎng)站發(fā)帖、投稿,宣傳您的企業(yè)、觀點(diǎn)及鎂人鎂事。 |
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