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硬科技|新一代航太動力誕生記

近日, 我國科技領域分量最重的最高科學技術獎獲獎名單出爐, 航太六院自主研發的120噸級高壓補燃迴圈液氧煤油發動機榮獲國家科學技術進步一等獎。 (詳情請戳:點贊 | 國家科學技術獎揭曉, 科技新花在航太基地綻放)

今天

我們走近國家科學技術獎

探訪新一代航太動力誕生歷程

液氧煤油發動機研製成功, 使我國成為世界上第二個掌握液氧煤油發動機核心及關鍵技術的國家, 顯著提升了我國進出空間的能力, 是我國由航太大國邁向航太強國的重要標誌。

發動機的推力有多大, 航太的舞臺就有多大。

伴隨著我國新一代運載火箭長征五號、長征六號、長征七號的完美首飛, 中國航太已經有了向深空進軍的最重要物質基礎。 推舉這三型火箭升空的正是120噸級高壓補燃迴圈液氧煤油發動機, 它代表著我國運載火箭發動機的最高水準, 是新一代航太動力。

在該型號發動機研製過程中, 中國航太科技集團公司第六研究院(航太六院)科研人員堅持10餘年技術攻關, 經歷了無數次失敗與挫折, 突破了近80項設計、製造、試驗技術, 帶動了我國50餘種新材料的研製。

懷揣夢想執著探索

研製無毒、無污染、高性能、綠色環保的新型大推力液體火箭發動機, 並在重大航太工程上使用, 是人類探索深空的需求, 也是世界各航太大國夢寐以求的目標。

發動機是火箭和航天器的“心臟”。 運載火箭的綠色環保, 歸根到底是火箭動力的綠色環保。 早在上世紀80年代中後期, 我國著名火箭發動機專家、時任067基地(航太六院的前身)主任的張貴田, 就率先提出中國要發展綠色環保液體火箭發動機。

作為中國航太液體動力事業的開拓者和技術帶頭人之一, 張貴田敏銳地捕捉到發展綠色環保的火箭動力的廣闊前景, 並提出了要研製液氧烴類發動機的設想。

用液氧烴作為推進劑, 只是一個宏觀的概念。 烴類家族中產品種類很多,

常用的有甲烷、丙烷、煤油等, 到底選哪一種呢?航太六院組織研究人員一方面進行理論分析研究, 另一方面對這些推進劑進行了多次試驗, 取得大量試驗資料, 使科研人員對未來大型運載火箭和天地往返運輸系統採用何種推進劑以及各種推進劑的優缺點加深了認識。 經過反復比較, 液氧煤油作為推進劑越來越清晰地進入了他們的視線。

就這樣, 懷著研製綠色環保液氧煤油發動機的夢想, 科研人員開始了艱難而執著的探索。

質疑聲中堅定上路

當時, 液氧煤油發動機的研製猶如攀登世界航太動力領域的“珠穆朗瑪峰”。 液氧煤油發動機採用的推進劑和迴圈方式不僅與常規發動機完全不同, 而且在最高壓力、渦輪功率、推進劑流量等設計參數上, 也比常規發動機高出數倍。 這就要求科研人員在結構設計、材料、工藝、試驗等諸多方面必須採用一系列先進技術, 大大增加了發動機研製的難度。

突破這些關鍵技術,不僅是對航太六院幾十年來液體火箭發動機已有認知的創新實踐,也是對未知領域的大膽探索。當航太六院將液氧煤油發動機作為未來發展方向時,曾遭到一片質疑,國外權威專家認為:“即使你們能把發動機設計出來,也無法製造出來。”

在外界的質疑與擔憂中,張貴田卻更加堅定了一定要研製出液氧煤油發動機的信心與決心:“這一火箭新動力的研製利國利民,它是一項可以使我國快速跨入世界航太強國的大工程,我們沒有理由不堅持。”

在張貴田的力主之下,航太六院迎難而上,組建了一支由老中青科研人員組成的液氧煤油發動機研製團隊,開始了艱苦卓絕的攻關。面對前所未有的新技術、國內鮮有的新材料、無從借鑒的新工藝,科研人員向一個個難關發起了挑戰。

經過持續攻關,航太六院先後完成了液氧煤油發動機總體方案論證,開展了對富氧燃氣發生器、主渦輪泵關鍵技術和主要閥門技術的研究探索,攻克了液氧煤油發動機燃氣發生器—渦輪泵聯動試驗等一系列關鍵技術,並於2000年通過了國家的正式立項。從此,液氧煤油發動機的研究攻關工作步入正軌,研製團隊的信心更足了。

撥開迷霧見彩虹

正式立項後,隨著研製進程的深入,液氧煤油發動機所面臨的一系列新的技術難題特別是整機試驗的難關接踵而至。

2001年,液氧煤油發動機先後進行了4次整機試車,全部失敗。在這個難關面前,每個設計員都發揮了自己最大的聰明才智,千方百計地收集資料,提出新方案,不斷修正起動模擬模型,優化起動程式。經過半年努力攻關,團隊終於完成了50多頁的設計報告,提出了發動機新的起動方案和起動程式。

2002年5月,液氧煤油發動機整機試車成功。液氧煤油發動機跨過了起動難關,研製工作從此邁開了大步。

2006年7月,液氧煤油發動機首次長程試車圓滿成功。

2007年,液氧煤油發動機首次突破萬秒試車大關。

2008年,液氧煤油發動機首次飛行狀態試車圓滿成功。

2010年,液氧煤油發動機雙機並聯試車實現三戰三捷。

2012年,120噸級液氧煤油發動機專項研製正式通過驗收。

一支奉獻的團隊

航太六院液氧煤油發動機研製團隊中,既有耄耋之年仍然奮鬥在科研一線的老科學家,又有一大批懷揣夢想、敬業奉獻的中青年技術骨幹。他們時刻不忘責任和使命,用智慧和力量創造奇跡,用心血和汗水澆灌了中國航太液體動力的一方沃土。

2014年,航太六院液氧煤油發動機研製團隊榮獲中國航太科技集團首屆“最美航太人”稱號。2016年,團隊榮獲“全國國防科技工業十大創新人物(團隊)”。

“這支團隊意志堅如鋼,心中一團火,傾力鑄神箭,勇為先行官,樸實又沉穩,甘當鋪路石。”航太六院黨委書記黃亮說,“在液氧煤油發動機研製過程中,這支研製團隊所表現出的品格,如同他們所研製的液氧煤油發動機一樣令人驚歎。”

突破這些關鍵技術,不僅是對航太六院幾十年來液體火箭發動機已有認知的創新實踐,也是對未知領域的大膽探索。當航太六院將液氧煤油發動機作為未來發展方向時,曾遭到一片質疑,國外權威專家認為:“即使你們能把發動機設計出來,也無法製造出來。”

在外界的質疑與擔憂中,張貴田卻更加堅定了一定要研製出液氧煤油發動機的信心與決心:“這一火箭新動力的研製利國利民,它是一項可以使我國快速跨入世界航太強國的大工程,我們沒有理由不堅持。”

在張貴田的力主之下,航太六院迎難而上,組建了一支由老中青科研人員組成的液氧煤油發動機研製團隊,開始了艱苦卓絕的攻關。面對前所未有的新技術、國內鮮有的新材料、無從借鑒的新工藝,科研人員向一個個難關發起了挑戰。

經過持續攻關,航太六院先後完成了液氧煤油發動機總體方案論證,開展了對富氧燃氣發生器、主渦輪泵關鍵技術和主要閥門技術的研究探索,攻克了液氧煤油發動機燃氣發生器—渦輪泵聯動試驗等一系列關鍵技術,並於2000年通過了國家的正式立項。從此,液氧煤油發動機的研究攻關工作步入正軌,研製團隊的信心更足了。

撥開迷霧見彩虹

正式立項後,隨著研製進程的深入,液氧煤油發動機所面臨的一系列新的技術難題特別是整機試驗的難關接踵而至。

2001年,液氧煤油發動機先後進行了4次整機試車,全部失敗。在這個難關面前,每個設計員都發揮了自己最大的聰明才智,千方百計地收集資料,提出新方案,不斷修正起動模擬模型,優化起動程式。經過半年努力攻關,團隊終於完成了50多頁的設計報告,提出了發動機新的起動方案和起動程式。

2002年5月,液氧煤油發動機整機試車成功。液氧煤油發動機跨過了起動難關,研製工作從此邁開了大步。

2006年7月,液氧煤油發動機首次長程試車圓滿成功。

2007年,液氧煤油發動機首次突破萬秒試車大關。

2008年,液氧煤油發動機首次飛行狀態試車圓滿成功。

2010年,液氧煤油發動機雙機並聯試車實現三戰三捷。

2012年,120噸級液氧煤油發動機專項研製正式通過驗收。

一支奉獻的團隊

航太六院液氧煤油發動機研製團隊中,既有耄耋之年仍然奮鬥在科研一線的老科學家,又有一大批懷揣夢想、敬業奉獻的中青年技術骨幹。他們時刻不忘責任和使命,用智慧和力量創造奇跡,用心血和汗水澆灌了中國航太液體動力的一方沃土。

2014年,航太六院液氧煤油發動機研製團隊榮獲中國航太科技集團首屆“最美航太人”稱號。2016年,團隊榮獲“全國國防科技工業十大創新人物(團隊)”。

“這支團隊意志堅如鋼,心中一團火,傾力鑄神箭,勇為先行官,樸實又沉穩,甘當鋪路石。”航太六院黨委書記黃亮說,“在液氧煤油發動機研製過程中,這支研製團隊所表現出的品格,如同他們所研製的液氧煤油發動機一樣令人驚歎。”

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