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松鼠的空天随笔

 
 
 

日志

 
 

向地球说再见  

2012-10-02 18:26:33|  分类: Space |  标签: |举报 |字号 订阅

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航天领域的发展,动力绝对要先行。长期以来我国火箭发动机只能说能用,甚至不能说够用更不要说好用了,但是随着长征五号火箭的研制,YF-77和YF-100将初步解决够用的问题,而下一代可以说好用的发动机,研制也正在积极推进中。这些新型发动机将构成我国航天事业的基础,未来我国航天必将出现一个大发展的时期。
美国曾拍摄《当我们离开地球》,记录自己航天事业上的壮举,纪念早期奋发向上的精神。我相信,中国航天同样会作出伟大的工程,使我们这个国家更值得骄傲和保卫。

先看大家极为关注的氢氧发动机:
向地球说再见 - squirrel - 松鼠的空天随笔
YF-77的样子,50吨和70吨推力,实际上是地面推力和真空推力的区别
 
负责氢氧发动机的北京11所宣布YF-77发动机520秒长程试车成功:
http://www.calt11.com/news/html/?95.html
长征五号火箭芯一级氢氧发动机首飞状态得到试验验证
北京航天动力研究所   2012-08-02
2012年5月16日,北京航天动力研究所设计的长征五号火箭芯一级试样状态第三台氢氧发动机520秒长程试车圆满成功,此次试车为确定发动机首飞技术状态奠定了基础。

http://www.aalpt.com/www/newcontents.asp?leaf_id=1633
向地球说再见-我国新一代火箭发动机资料搜集 - squirrel - 松鼠的空天随笔
 本网讯(高艺明)2012817,随着101所试验区传来震撼人心的轰鸣声,我院北京11所设计的大推力氢氧发动机500秒长程热试车取得圆满成功。

大推力氢氧发动机具有“高能、零污染”的优点,集超低温、超高温、高压、高转速、高功率密度于一体,代表着运载火箭先进动力发展方向。新一代大运载CZ-5火箭芯一级采用大推力氢氧发动机作为主动力装置,发动机于2002年立项研制,历经十年艰苦攻关,目前,发动机关键技术全部突破,累计试车22000。此次试车成功标志着2014CZ-5火箭首飞发动技术状态已经确定,为后续投产交付奠定了坚实基础。

随着空间技术和空间应用的发展,国家开始着手论证新一代运载火箭方案,我院抓住机遇密切配合,随着论证工作的深入,具有“一个系列,两种发动机,三个模块”特点的新一代运载火箭方案逐步确立,大推力氢氧发动机便是两种发动机中的一种。

200112月是个值得永久纪念的日子,大推力氢氧发动机研制立项获得批复,发动机关键技术攻关全面展开。

涡轮泵是发动机的心脏,是研制难度最大的组件之一,北京11所组织召开了一个跨行业的由国内一流知名转子动力学专家和发动机专家组成的技术研讨会,确定了工作方案。

发动机零部件结构复杂,设计人员齐心协力,集智攻关突破了氢/氧变螺距泵诱导轮、氢/氧高扬程多级泵等10多项关键技术,首次在发动机大尺寸、高低温、高压管路中应用热推制管路成形工艺,解决了发动机总体布局和管路设计难题,大大推进了研制进程。

为了在有限的经费条件下尽快突破关键技术,设计人员借鉴国内外已有型号研制经验,对发动机研制进行了多因素权衡优化,发挥“一机多试”的优势,用一台发动机成功进行了15次累计5346秒试车,探索了快、好、省的研制新途径,跨越式推进了研制工作。

大推力氢氧发动机试验在101所进行,该所改建了4#试验台,采用组件试验、缩比试验和发动机分系统、全系统试验相结合的方法,使发动机主要组件得到逐步考验。伴随着试车的一次次轰鸣声,研制队伍也经历了严寒酷暑的考验。第一台发动机热试车就碰到了北京一年中最冷的天,露天的试验台上零下20℃,设计人员和试验人员顶着呼啸的北风在试验台工作,手脚都红肿麻木了,没有一个人叫苦叫累。

大推力氢氧发动机在大家心目中是百分之百成功的型号,但是2007年却遭遇了国内外罕见的重大技术障碍,先后四次试车结果不理想,直接影响到整个研制进展。

严峻的形势面前,北京11所从源头做起,细究每一个可能存在的问题,从故障现象来看,设计人员初步认为是推力室面板连接强度不足导致,对发动机推力室从强度分析、振动分析,以及产品结构设计等方面上进行了改进,但是随后的试车又出现了故障,归零工作再次陷入困境。

随 后一年时间里,大量分析改进工作的深入和新的测量手段的应用,研制队伍最终把目光定位在不稳定燃烧因素上,提出了“一大四小”的改进方案,“一大改进”是 采用隔板喷嘴,“四小改进”是通过改进推力室结构,进一步提高面板连接强度。在国内首次开展了氢氧发动机推力室隔板稳定装置的研制及应用,在后续试车中得 到了完美验证。

如歌岁月里,风雨兼程一路颠簸。200912月,发动机转入试样研制阶段,标志着我国氢氧发动机的设计、生产、试验技术步入了新台阶。

发动机研制工作由北京11所技术抓总,参与研制和配套的单位涉及到科学院等全国30余家研制机构。通过开展研制工作,不但实现了我国氢氧发动机推力由8吨到70吨的跨越,而且有力推动了材料工艺、低温工程、氢能利用等相关领域的科技创新和技术进步。

大推力氢氧发动机研制工作凝结着各级领导的殷切希望,凝结着研制队伍的辛勤汗水,是创造机遇、抓住机遇的成功范例,是自强不息、开拓创新结出的硕果。随着液体火箭发动机技术的不断发展,更大推力的重型运载火箭220吨氢氧发动机研制已经提上了日程,北京11所将向着更高更远的目标,以新热情,新干劲,铸就新辉煌。


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根据最近发布的消息,2009年YF-77发动机进入试样研制阶段,目前YF-77发动机的首飞状态已经确定,试车时间达到了22000秒,其中单台发动机累计测试就曾达到5346秒。
根据末尾提供的消息,下一代火箭发动机推力为220吨级。与原文中8吨到70吨的对比,这个220吨应该是真空推力,如果比照YF-77发动机,新一代氢氧发动机的地面推力可能是约160吨。采用60%节流方式工作时,新一代氢氧发动机正好可以一对二替换YF-77发动机。从这个角度看,新一代氢氧发动机肯定将是长征九号火箭的上面级发动机,可能是它的芯级发动机,也可能用于长征五号的升级。


YF-77基本确定,YF-75D也在紧密锣鼓的推进

http://www.calt11.com/news/html/?93.html
我国新一代运载火箭芯二级氢氧发动机首次高空模拟热试验成功
北京航天动力研究所   2012-08-02 09:14:40
2012年3月26日,北京航天动力研究所圆满完成了我国新一代大运载火箭芯二级氢氧发动机首次高空模拟热试验!首次获取了膨胀循环式发动机真空启动及工作的全过程性能数据,进一步验证了发动机设计方案的正确性及任务适应性,具有里程碑意义。
试车首次采用了我国自行研制的最大功率燃气发生器式真空引射试验系统,实现了我国大推力火箭发动机高空模拟热试验由被动引射到外能源主动引射的重大跨越,对发展高性能上面级火箭发动机将起到重要推动。
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虽然它的进度要比YF-77慢得多,但是YF-75D发动机的难度也要小得多,2014年长征五号的首次发射不会受到发动机进度滞后的影响。


长征五号火箭的另一种主要发动机是液氧煤油发动机YF-100,7月29日央视直播了YF-100发动机的热试车,而此前YF-100已经通过了国防科工局的验收,标志着基本研制工作顺利完成。
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YF-100发动机7月29日200秒重复热试车成功

http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n214/c222390/content.html
长征五号首台动力系统试车发动机交付使用
来源:中国航天报  日期:2012/04/06
  近日,中国航天科技集团公司六院的首台长征五号火箭动力系统试车发动机顺利交付总体。此次交付是液氧煤油发动机研制以来正式产品的首次交付,标志着液氧煤油发动机交付将进入常态。

  为确保产品顺利交付,六院7103厂高度重视,该厂选派业务能手参战,经过一个月的奋战,工作人员克服时间紧、任务重等困难,完成了双机并联组合装配系统,将两台发动机与双机助推机架顺利对接,并进行所有导管、卡箍的装配,最终气密、电性能检查一次合格,得到总体单位一致好评。(黄忠 张燕) 
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YF-100是这样的,其基本性能也算达到了国际先进水平
 
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n214/c239970/content.html
120吨级液氧煤油发动机项目验收
来源:中国航天报     日期:2012/06/01
  5月28日,由中国航天科技集团公司六院研制的120吨级液氧煤油发动机项目通过国家国防科工局验收。国防科工局副局长胡亚枫,集团公司副总经理、纪检组组长李金生,总工程师孙为钢等,出席验收评审会。
  据了解,120吨级液氧煤油发动机是六院为我国新一代运载火箭系统研制的无毒、无污染、高性能、高可靠的基本动力装置,将成为我国未来实施载人航天工程、月球探测工程等的主要动力,填补了我国补燃循环发动机的技术空白,达到了国际先进水平。
  胡亚枫表示,120吨级液氧煤油发动机的研制成功是中国航天动力发展过程中的里程碑,希望六院加速推进民用航天领域液体动力事业的新进展,完成好后续各项任务,推动我国国防工业基础向更高水平迈进。
  李金生要求六院继续强化质量意识,确保技术风险可控,不断提高产品可靠性,稳步推进后续新型火箭发动机的研制。
  据悉,120吨级液氧煤油发动机项目于2000年通过国家立项,在10余年的艰苦攻关过程中,六院共研制该型发动机61台,突破了70余项关键技术,掌握了高压补燃循环发动机设计技术。同时,还带动了近50种新材料的研制,促进了相关技术的发展。(张平)


在长征五号发动机研制陆续接近尾声的同时,新一代重型火箭发动机也投入研制:
氢氧发动机的官方透露时间期间比较晚:
http://www.aalpt.com/www/newcontents.asp?leaf_id=1633

大推力氢氧发动机研制工作凝结着各级领导的殷切希望,凝结着研制队伍的辛勤汗水,是创造机遇、抓住机遇的成功范例,是自强不息、开拓创新结出的硕果。随着液体火箭发动机技术的不断发展,更大推力的重型运载火箭220吨氢氧发动机研制已经提上了日程,北京11所将向着更高更远的目标,以新热情,新干劲,铸就新辉煌。

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根 据末尾提供的消息,下一代火箭发动机推力为220吨级。与原文中8吨到70吨的对比,这个220吨应该是真空推力,如果比照YF-77发动机,新一代氢氧 发动机的地面推力可能是约160吨。采用60%节流方式工作时,新一代氢氧发动机正好可以一对二替换YF-77发动机。从这个角度看,新一代氢氧发动机肯 定将是长征九号火箭的上面级发动机,可能是它的芯级发动机,也可能用于长征五号的升级。

液氧煤油发动机的时间则要早一些:

http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n216/c262359/content.html

航天7103厂倾力打造重型运载火箭发动机木模样机

来源:中国航天报     日期:2012/06/18

  打时间差:挑战基础实力
  2011620日,对710334车间工艺组来说,是个难忘的日子。
   这天,从院里传来振奋人心的消息:六院顺利通过集团公司组织的某重型运载火箭发动机方案评审。此刻,铸造工艺组全体成员们长长地舒了一口气,成功立项这 其中也饱含他们的一份付出与汗水,  201012月的一天,组长高怀胜从院里接到一张UG模型图,希望他和他的团队能在不影响现有工作的前提下,将图纸上的发动机制造成木模样机,为后续大 运载发动机研制工作做前期准备。
  展开图一看,我顿时心里直打鼓,数米高的庞然大物,可以说建厂至今,我们没有做过这么大的工程,还得做出两个,复杂我们不怕,最主要是它超出了我们的加工能力,这简直是一个巨大挑战。

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新一代火箭发动机,4、500吨级的单燃烧室还是600吨级的双燃烧室?
 

http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-07/24/content_498608.htm

与目前美国670吨推力的F-1型发动机、俄罗斯740吨推力的RD-170型发动机相比,我国120吨级液氧煤油发动机在推力方面尚有较大差距。然而我国液氧煤油发动机在整体技术上较为先进,其综合效能高于F-1型发动机、与RD-170型发动机相当,且在其基础上还能拓展研发出推力超过300吨甚至660吨级别的更大推力的液体火箭发动机。这将可以逐渐扭转我国运载火箭性能现状,推动我国运载火箭性能不断提升。


http://210.82.31.84:9000/rp/fs/cp/98/36/20120905/2/content_2.htm

    810日,该新型发动机首套三维标注设计文件——泵后燃气摇摆装置电子图分发下厂,标志着发动机数字化协同、无纸化设计模式已实现,三维标注设计文件所、厂网络传送通道已贯通。


http://210.82.31.84:9000/rp/fs/cp/98/36/20120919/2/content_4.htm

六院11所创新设计研制工作模式发动机设计取得突破性进展

本报讯 近日,中国航天科技集团公司六院11所重型运载发动机首套三维标注设计文件分发下厂,标志着重型运载发动机协同设计取得突破性进展,三维标注设计文件网络传送通道已经贯通,数字化协同、无纸化设计模式已经实现。
为满足我国未来载人登月、深空探测和发射大型空间站等重大航天活动需求,六院已开始研制重型运载两型大推力液氧煤油发动机。面对以高强密度发射、高密集交付和多型号并举为特点的繁重任务,该院创新发动机研制工作模式,于今年2月成立了重型运载发动机IPT工作室

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从这些报道看,在YF-100基本完成研制的今天,下一代的300/600吨推力高压补燃液氧煤油发动机已经开始研制,但目前还是航天科技集团内部评审阶段,进行各种关键技术的预研,顺利的话未来几年内国家将正式立项。


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美国人的怨念:20吨级舱室
 
未来使用下一代大推力发动机的重型运载火箭,将用于载人登月和发射大型空间站。由于目前的2020年空间站规划中,舱段质量只有20~22吨,长征五号火箭即可满足发射需要,即使是类似国际空间站的大型桁架式空间站,基本模块质量也仅是20吨级,这意味着未来我国很可能实现美苏梦想但未曾实现的概念,发射组建大型大质量舱段的多舱/桁架式空间站。
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苏联1970年代的MKBS空间站设计,两个核心舱段6米直径,80/88吨质量,总质量约250吨。
最左边顶端为200千瓦功率的核反应堆(ISS巨大的太阳翼总功率不过是130千瓦)
介绍详见花面包的从未抵达轨道一文

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1960年代末波音公司的SLSS空间站设计概念,质量110吨级,使用Saturn V一次发射

美苏未能实现的梦想,就交给我们中国人吧。毛主席几十年前就说过:“中国应当对于人类有较大的贡献”,我们不仅应当,而且必将为全人类作出巨大的贡献。
美国人在载人航天领域朝秦暮楚,不管美国人目标小行星和环绕火星的载人深空探测是否取得成功,我国的大型大舱段空间站都将是人类航天史上最伟大的工程之一,如果同期载人登月和驻月获得成功,这将是人类航天史上最光辉的一页!
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