天舟一号发射成功!“天舟”神梯六院造

作者:julie zhu日期:2017-04-22

天舟一号发射成功!“天舟”神梯六院造

2017-04-20 中国航天科技集团六院

2017年4月20日19时41分28秒,新一代中型运载火箭——长征七号遥二成功发射,推举我国首艘货运飞船“天舟一号”飞向遥远的天际,这是我国送入太空的最重载荷,也是载人航天工程空间实验室阶段收官之战,标志着载人航天工程“三步走”战略中的第二步将圆满完成。

中国航天科技集团公司六院研制的长征七号和天舟一号全系列动力,犹如搭建了“天舟一号”通往太空的“神梯”!

据航天科技集团六院院长刘志让介绍,在此次飞行任务中,航天六院为长征七号运载火箭提供了6台120吨和4台18吨液氧煤油发动机,为“天舟一号”货运飞船提供了四种共36台不同推力量级发动机。特别是推进剂太空在轨补加一系列核心关键技术研制获得重大技术突破,中国人的“太空加油”梦想,几天后就要成为现实。“太空加油”的实施,将大大延长空间飞行器的续航动力和使用寿命,成为此次飞行试验任务中的最大亮点。

新成员新本领  驾舟驭天实现新跨越

“天舟一号”货运飞船,是我国载人航天工程的新成员和重要组成部分,为空间实验室和中国未来空间站在轨运行期间,承担空间推进剂在轨补加、航天生活物资、科学试验设备输送及航天员用后的废弃物运输工作,货物运载量是俄罗斯"进步"号货运飞船的3倍,在功能、性能上都处于国际先进水平。

如果说“神舟”系列载人飞船是天地往返的客运列车,那么“天舟”系列货运飞船就是天地间的运货工具。既然有客货之分,那么动力系统必然会有所区别。“天舟一号”共配有25N、120N、150N、490N四种不同推力量级的36台空间发动机,就数量而言,就比天宫系列目标飞行器增加了近一倍。

货运系统是中国建成空间站需要突破和掌握的关键技术,天舟一号将使中国具备向在轨运行航天器补给物资、补加推进剂的能力。这一能力,是确保未来中国空间站在轨长期载人飞行的基本前提。

推进剂在轨补加技术,是空间站实现长期驻留的必要条件,在此之前仅有俄罗斯完全掌握。2011年“天宫一号”与“神舟八号”完成交会对接之后,航天科技集团六院即正式启动了推进剂在轨补加技术的攻关。

正是使命的召唤与创新的精神,在夙兴夜寐的日子里,研制人员将一个个困难踩到脚下,重点突破了推进和补加系统一体化设计、管路在轨检漏、在轨推进剂补加、管路残余推进剂在轨吹除、研制浮动连接断接器、制造国内最大金属膜盒贮箱以及电机驱动技术等十余项国内首创的高新技术。

从无到有,由弱到强,无论是在研制一线还是试验现场,一个新型号产品的研制也像一个大工程一样,在曲折复杂中不断前进。

“补加原理试验需要有效验证!”“系统试车必须连续成功!”可靠性试验要有可靠成果!”有时为了获取一台发动机的试验结果,需要连续进行一个多月的试验,就这样,产品不下台,研制人员不回家,怀着驾舟驭天的豪情,攻克了一道又一道难关,填补了一项又一项空白,使我国成为世界上第二个掌握“太空加油”核心技术的国家。

几天后,就让我们共同见证天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室那一刻的惊艳,“太空加油”,将把中国人探索宇宙的梦想推举得更高更远。

大火箭大推力  载人航天迎来大时代

历时25年,中国载人航天从工程立项,到“三步走”战略已经完成两步,从发射第一艘无人飞船,到货运飞船突破推进剂在轨补加技术,航天六院科研人员始终以国家使命为己任,以国家需求为目标,独立自主,艰苦奋斗,踏实务实,纳新创新,为中华民族的飞天梦想提供了坚实可靠的动力,中国人拥有自己的空间站的脚步已经越来越近。

今年3月9日,承担发射天舟一号货运飞船任务的航天六院长征七号动力系统试验队抵达海南文昌发射基地,他们带去的是不仅是10台性能优异、检验合格的两型液氧煤油火箭发动机,更是大量地面演示验证试验参数,以及完备的发射场工作预案。相较首飞的靶场准备时间,此次可谓缩短了不少,但试验队员脸上自信而略显轻松的表情,表达出此次任务已经与普通执行任务无二了。

长征七号,是我国长征火箭家族中的新一代中型运载火箭,具备近地轨道13.5吨、700千米太阳同步轨道5.5吨的运载能力,运送“天舟一号”这个不大不小的货运飞船,可谓经济实惠。

发动机是火箭的心脏。用液氧和煤油作为推进剂,液氧、煤油这两种推进剂具有来源广泛、价格低廉的优点,平均价格比现役火箭的推进剂低一个数量级。

而性能高是液氧煤油发动机的另一大特点,也正是大推力发动机的研发,促进了大火箭的应用。这是世界上最先进的高压补燃循环系统,虽然研制复杂,但消耗同样质量推进剂产生的推力却是最大,尤其是120吨级液氧煤油发动机,采用自身起动,地面发射的可靠性更高。

六院人的自信还不止于此,每台液氧煤油发动机都经历了地面考核热试车,成功保障大大提高,同时也节约了研试成本,缩短了研制周期,每一台发动机都挂着点火成功后的“合格证”。

所有这一切,源于航天六院二十多年的艰辛努力。我国的液氧煤油发动机从研制开始,就以国际先进水平为设计目标,坚持自主创新,迎难而上,突破了高压补燃关键技术80余项,填补了我国补燃循环发动机的技术空白,使我国成为世界上第二个掌握高压补燃循环液氧煤油发动机技术的国家,实现了从常规有毒推进剂开式循环液体推进技术,到绿色无毒推进剂闭式循环液体推进技术的巨大跨越。

预计到2021年左右,长征七号将逐步替代现有的长征二号、长征三号、长征四号系列火箭,承担我国80%左右的航天发射任务。长征七号可发射我国研制的天舟系列货运飞船,未来技术成熟时,将取代长征二号F火箭,用于发射载人飞船。

 

航天强国需要更强动力  中国航天飞向更高更远

2020年前后,我国将采用长征五号运载火箭发射试验性核心舱,建成基本模块为20吨级舱段组合的空间站,目的是突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术,开展较大规模的空间应用,为经济社会发展提供先进的空间技术平台。

当前,六院已经完成多次空间站核心舱推进系统方案热试车,并且为之配套的泵阀产品、温控系统等数十种新型号新产品正在紧张研制试验中,长征五号运载火箭用液氧煤油发动机、液氢液氧发动机也在不断试验发射考核中更趋可靠强大。

站在即将完成载人航天第二步的收官之战,空间站建设的大幕即将开启的历史节点,摆在科研人员面前的任务更加繁杂起来,六院的决策者将目光放得更为长远,他们的目标还要将长征五号近地轨道25吨的运载能力,提高到100吨以上。

去年12月,国务院新闻办公室发布的《2016中国的航天》白皮书中指出,未来五年,我国将开展重型运载火箭关键技术攻关和方案深化论证,这意味着重型液氧煤油发动机、氢氧发动机等关键技术已经成为航天液体动力事业的主攻目标之一,我国发射更大空间站,执行载人登月、深空探测任务也指日可待。

最近几年来,航天科技集团六院科研人员开展了艰苦的关键技术攻关。目前,两型大推力发动机攻关进展顺利,去年,480吨级液氧煤油发动机已经完成了首次发生器-涡轮泵联试,试验达到了预期试验目的,通过试验验证了发动机系统和组件方案可行性,关键技术取得了突破性进展。另外,220吨级高性能氢氧发动机也已完成了多个组件方案详细设计,进行了组件的研制试验工作。

今年五月,也就是“天舟一号”发射一月以后,重型运载火箭480吨级液氧煤油发动机将完成第二次发生器-涡轮泵联试,这次进行的联试试车时间更长,工况更高,将进一步对设计方案进行验证。今年下半年进行的第三次发生器-涡轮泵联试,就将趋近于整机试车水平,重型运载火箭研制攻关进度,将稳步向前推进。

回顾过去,航天液体动力用一个个新技术研发、新动力攻关、新工艺改进把中国航天的梦想,推举到了遥远的星际,让浩瀚的宇宙有了中国人坚实的足迹。

正如航天科技集团六院院长刘志让所言:“中华儿女的寰宇征程,就是液体动力至始至终的奋斗目标,全体六院人就是要在这样的理想照耀下,不忘初心,继续前行。”

翻开新一页,仰望星空,六院又将为中国未来的空间站,为深空探测的梦想和人类未来家园的建设,做出航天液体动力人应有的贡献。六院人自信地说:我们已经准备好了!

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