中关村企业突破可回收火箭关键技术

2020-12-09 09:11 中关村管委会

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来源标题:又双叒一项创新突破!这家企业突破可回收火箭关键技术

日前,中关村示范区企业蓝箭航天空间科技股份有限公司成功完成了液氧甲烷针式喷注器试车,这是国内第一个通过充分热试车验证的液氧甲烷针栓式喷注器。

要成功研发一枚可回收运载火箭

首先要拥有一型

可以大范围调节推力的火箭发动机

而针栓喷注技术

则是发动机实现深度变推力的核心技术之一

与传统直流式及离心式喷注器相比,针栓式喷注器具有以下特点:

(1)实现深度变推力,助力火箭回收

通过移动针栓,可同时改变氧化剂及燃料流通面积,稳定各工况下氧化剂及燃料喷注压降,理论上可实现额定推力到零的变推力,为火箭可回收提供动力解决方案。

(2)结构简洁,成本低

针栓式喷注器有由壳体、心筒、中心杆及平头四个零件组成,而直流式及离心式喷注器喷嘴数量从几十个到数百个,从而大幅降低成本。

(3)良好的燃烧稳定性

在公开资料中,针栓式喷注器从未出现燃烧不稳定性这一发动机世界性难题。

将针栓式喷注器运用在液氧甲烷发动机上,一直是蓝箭航天努力攻克的技术难题。但是,液氧甲烷针栓喷注器在国内属于全新的领域,且甲烷工作在超临界状态,类似于“液—汽”喷注,难度极大。

此外,在工作过程中甲烷温度的升高,会导致密度从每立方米440千克降低至20千克,喷注速度从每秒30米提高至140米,产品喷注雾化状态会发生急剧改变,因此该参数选择稍不合理就会导致燃烧效率较低,甚至发生烧蚀。

经过不懈努力,蓝箭航天最终取得了标志性成果。在本次试车过程中,累计点火230s,其中长程试车200s,产品燃烧效率达97%以上,最大振动20g,试车过程中参数平滑,未发生烧蚀,达到工程实用水平。

另外,本次试车还进行了燃料路超低喷注压降(0.1MPa)试车,未发生燃烧不稳定现象,再次证明了针栓式喷注器良好的燃烧稳定性。

本次试车成功标志着蓝箭航天在国内率先掌握了液氧甲烷发动机深度变推力核心技术,该技术可使天鹊发动机推力变化范围大幅扩大,为朱雀二号火箭可回收提供更优秀的解决方案。蓝箭航天计划将该技术移植于天鹊80吨液氧甲烷发动机喷注器上,将大幅降低发动机成本。该技术作为现有航天技术的有益补充,为星球着陆下降级发动机提供了另一种技术选择。

责任编辑:李继业(QF0004)