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中国重型火箭好消息频传 专家:将极大提高中国进入太空能力

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【环球时报特约记者 张杰】近日,中国重型运载火箭研制捷报频传。继上个月完成220吨级补燃循环氢氧发动机首台工程样机研制生产之后,国内首件直径9.5米燃料贮箱箱底圆环于近日完成焊接。加之上半年成功进行了500吨级液氧煤油火箭发动机全工况半系统试车,中国重型运载火箭的关键技术攻关及方案深化论证正在稳步推进。专家表示,重型运载火箭将极大提高中国进入太空的能力。

燃料贮箱关键部件

据中国航天报微信公众号4日报道,近日,中国航天科技集团有限公司一院211厂重型运载火箭研制团队在武汉完成国内首件直径9.5米燃料贮箱箱底圆环的组合焊接,重型运载火箭的研制取得了新进展。

报道称,箱底圆环是重型运载火箭关深阶段(即关键技术攻关及方案深化论证阶段)标志性成果——9.5米贮箱原理样件的起点和基础。针对9.5米贮箱箱底研制,该厂自主研发了超大型燃料贮箱箱底搅拌摩擦焊焊接系统,开展了超大尺寸瓜瓣成型和圆环装配、铣切、焊接技术攻关,突破超大负荷四轴搅拌头设计、超长变曲率焊缝焊接技术,填补了国内超大直径贮箱产品领域的空白。

实际上,之前的科研成果为此次贮箱箱底圆环的组合焊接奠定了基础。早在2018年7月,中国运载火箭技术研究院微信公众号就报道,该院和中南大学联合研制成功世界上最大的火箭贮箱瓜瓣,瓜瓣直径达10米级,强度提升10%,而成型精度则达到了毫米级。

据介绍,火箭贮箱瓜瓣主要用于箱底,是贮箱的重要结构部件。美国用于登月的“土星5号”运载火箭的贮箱瓜瓣直径同样达到10米级,但其每一块瓜瓣均为拼焊而成,而中国研制的10米级贮箱瓜瓣为一次成型,是世界上最大的弹体火箭贮箱瓜瓣,这项技术为10米级贮箱原理样机的研制奠定了基础,也为火箭结构轻质化做出突出贡献。

大推力发动样机完成生产

就在箱底圆环的组合焊接完成之前,新型大推力氢氧发动机样机也完成试制。据中国航天报微信公众号7月28日报道,航天科技集团六院11所(京)、一院211厂完成重型运载火箭220吨级补燃循环氢氧发动机首台工程样机研制生产,标志着该发动机关深阶段研制工作圆满完成。报道称,220吨级补燃循环氢氧发动机是我国重型运载火箭的芯二级发动机,发动机推力、真空比冲、推重比等技术指标达到国际先进水平,形成多项核心自主知识产权,能更好地满足我国未来运载火箭和重大航天任务的动力需求,是航天强国的重要标志之一。报道称,220吨级补燃循环氢氧发动机性能和技术指标刷新了我国氢氧发动机的纪录,其研制能够填补我国氢氧发动机型谱和技术空白,并对诸多基础科学和工业领域有巨大的牵引带动作用。

不愿透露姓名的中国专家对《环球时报》记者表示,尽管这个报道透露的信息非常有限,但非常耐人寻味。首先,该发动机推力高达220吨级。而目前我国推力最大的氢氧发动机是长征五号芯级的YF-77发动机,该发动机推力是数十吨级,也就是说,新型发动机推力是目前我国最大液氢液氧发动机推力的4倍,可见跨度之大。其次,新型发动机采用了补燃循环方式,这也是国产液氢液氧发动机首次采用。之前的YF-77发动机采用了传统的燃气发生器循环方式,而补燃循环可以最大限度地利用燃料能量,可以获得更大比冲,但技术上更为复杂。液氢的沸点更低,不容易驾驭。但液氢液氧燃料是目前能量最高的燃料,是大推力运载火箭必须攻克的技术。

进一步推进重型火箭研发

除了贮箱、二级发动机以外,今年3月,中国还完成了被称为“重型火箭之基”的500吨级液氧煤油火箭发动机全工况半系统试车,这为后续重型运载火箭工程研制打下坚实基础。该发动机是目前世界上推力最大的双推力室发动机,采用全数字化设计和管理,相比之前长征五号使用的120吨级别液氢煤油高压补燃发动机,推力增大了3倍,比冲提高了3%,推重比提高1/4。

今年3月,全国人大代表、航天科技集团六院党委书记刘志让在接受媒体采访时表示,“十四五”期间,中国将进一步推进重型运载火箭的研发,加快发动机关键技术攻关和试验保障条件建设,加快大力推力发动机研制立项和实验条件建设。

专家表示,上述样机、系统的试制、试车成功,为设想中的未来重型运载火箭的研制奠定了基础。特别是500吨级液氧煤油发动机和220吨级液氢液氧发动机,是重型运载火箭的心脏。这两型发动机的技术参数都比现有发动机有很大提高,甚至是跨越式发展。按照计划,中国重型运载火箭的近地轨道运载能力将超过100吨,这样的大型运载火箭,必将极大提高中国进入太空的能力,未来载人登月也将不再是梦想。不过专家也表示,公众和媒体要对新型发动机的研制难度有充分预期,因为原理样机试制完成后,要进行大量试车、点火试验,在这种试验中发现问题、解决问题。

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