同一心脏,不同工况——长五B芯级氢氧发动机 工作条件更严酷,要求更高

     来源:中国航天报  发布时间:2020-05-06

长五B火箭只用“一级半”就能把重磅航天器送上天,得益于采用氢氧推进剂的芯一级和采用液氧煤油推进剂的助推器的合理搭配。而芯一级的两台大推力氢氧发动机,又直接影响着航天器的最终入轨。

氢氧发动机的比冲(用于衡量发动机性能,可以理解为汽车的“百公里油耗”)傲视群雄,但其研制难度也极高。长五B火箭所承担任务的特殊性,对芯一级的大推力氢氧发动机提出了更高的要求。

载人航天工程中的交会对接任务,好比在数百公里高的太空“穿针引线”,时间不能有丝毫误差,否则可能失之交臂,导致耗费更大的代价调整轨道。这要求运载火箭必须严格按照精准的时间发射,达到“分秒不差”,也就是所谓的“零窗口”发射。

长五B火箭芯级使用的氢氧发动机,必须确保预冷等发射前工作环环相扣、步步流畅,不耽误发射窗口。

同时,长五B火箭比长五火箭更轻,但起飞推力与长五火箭相同。用同样的劲向上提更轻的东西,加速度自然更快。而在助推器分离后,火箭加速度又瞬间达到最低。

“就像深海鱼突然跳到喜马拉雅山上,巨大的压力变化会使鱼瞬间爆裂”,来自航天科技集团六院的长五火箭副总设计师王维彬说,发动机的入口面对过山车一样大起大落的压力,给发动机的稳定、可靠工作带来巨大挑战。

为了应对这些挑战,氢氧发动机研制队伍通过大量的研究改进与试验验证,将这些难点逐一攻克,进一步提高了发动机工作的可靠性与稳定性。

此外,地面设备等系统采用的远程操作方法,也保证了发动机预冷等环节的安全、顺利推进。