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大量采用3D打印,中科宇航“玄鳶一號”20噸級液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機長(cháng)程試車(chē)成功

本臺發(fā)動(dòng)機在試驗臺上先后經(jīng)歷了3次整機點(diǎn)火試車(chē),三戰三捷。整機點(diǎn)火試車(chē)考核了發(fā)動(dòng)機整機及各組件對長(cháng)程工作的適應性,獲得了發(fā)動(dòng)機在不同工況下的工作特性。系統的起動(dòng)、點(diǎn)火等工作時(shí)序得到了進(jìn)一步優(yōu)化并逐漸固化程序。此次試驗是玄鳶一號從原理性試車(chē)邁入工程性試車(chē)的重要里程碑,為確保亞軌道飛行液氧煤油探空火箭和百公里級亞軌道可重復使用技術(shù)驗證平臺任務(wù)奠定堅實(shí)基礎。

“玄鳶一號”火箭發(fā)動(dòng)機為液氧煤油發(fā)動(dòng)機,循環(huán)方式為燃氣發(fā)生器循環(huán),起動(dòng)方式為氣瓶起動(dòng),點(diǎn)火方式為T(mén)EA/TEB液體點(diǎn)火,成熟可靠。通過(guò)試車(chē)結果分析:?jiǎn)螜C層面,自主研發(fā)的推力室、渦輪泵、燃氣發(fā)生器、閥門(mén)和調節器安全可靠,無(wú)故障和失效,產(chǎn)品可靠;系統方面,發(fā)動(dòng)機各項工作參數穩定,不同工況下的參數符合設計指標要求,同時(shí),本臺發(fā)動(dòng)機實(shí)現了三次連續不下臺整機點(diǎn)火試驗,考驗了發(fā)動(dòng)機的研制流程、可重復使用維護工藝技術(shù),為實(shí)現多次起動(dòng)技術(shù)積累了試驗數據,為實(shí)現可重復使用技術(shù)提供了有力的技術(shù)支撐。

該型發(fā)動(dòng)機采用高壓氣起動(dòng)、點(diǎn)火劑點(diǎn)火,使用方便,維護簡(jiǎn)單;推力室通過(guò)采用隔板噴嘴一體化設計方案,突破了高效穩定液液燃燒技術(shù);與箭體對接的機架采用了榫卯式全機加結構方案,解決了全焊接結構變形大、加工工裝復雜、生產(chǎn)周期長(cháng)的難點(diǎn);渦輪泵、推力室、氣瓶等關(guān)鍵組件大量采用了全3D打印技術(shù),大幅提升了生產(chǎn)效率;整機結構采用了模塊化的總體布局方式,極大地提高了生產(chǎn)組織及裝配效率。通過(guò)大量的引入新技術(shù)、新工藝,立足于自主創(chuàng )新,逐步探索出了低成本、高可靠商用液體火箭發(fā)動(dòng)機的設計、生產(chǎn)、試驗的研制及組織模式,為未來(lái)早日實(shí)現商業(yè)發(fā)射提供了強有力的支撐。

“玄鳶一號”發(fā)動(dòng)機是國內首款泵后擺低成本高可靠液氧煤油發(fā)動(dòng)機,海平面推力13.5噸,具備60%到100%的推力調節能力,設計響應周期為0.2s, 具備3次起動(dòng)能力,設計理念為“高可靠,低成本,快速迭代”,可年產(chǎn)100臺,作為小型運載火箭一級,中型運載火箭二級/三級,亞軌道飛行器等主動(dòng)力,滿(mǎn)足液體火箭回收的需求。2022年6月-10月期間,將陸續開(kāi)展100s\250s\500s可靠性試車(chē),累計時(shí)長(cháng)3000s, 2022年11-12月,將開(kāi)展6次合計1500s聯(lián)合動(dòng)力系統試車(chē)。

本次發(fā)動(dòng)機長(cháng)程試車(chē)的成功標志著(zhù)“玄鳶一號”發(fā)動(dòng)機全面進(jìn)入了工程樣機研制階段,為2022年底即將首飛的亞軌道飛行液氧煤油探空火箭和2023年驗證的100公里級亞軌道可重復使用技術(shù)驗證平臺、2024年底首飛的液氧煤油二級入軌火箭的設計提供了設計支撐和研制基礎,同時(shí)也為后續亞軌道旅游、可回收液體火箭等重大任務(wù)奠定了基礎。

“玄鳶一號”液體火箭發(fā)動(dòng)機選用無(wú)毒無(wú)污染的液氧/ 煤油推進(jìn)劑,采用燃氣發(fā)生器循環(huán)方案,具備多次起動(dòng)、大范圍變工況的能力。通過(guò)成熟工業(yè)材料、標準件及3D打印技術(shù)的大量應用,降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期。該發(fā)動(dòng)機作為小型運載火箭的一級、中型運載火箭的二級/三級、亞軌道飛行器的主動(dòng)力使用,并可滿(mǎn)足液體火箭一級回收的需求。

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