近日，國產(chǎn)500噸級整體式固體火箭發(fā)動機(jī)試車圓滿成功，這一消息迅速火爆全網(wǎng)。
長度12.7米、直徑3.5米，推力500噸，這組數(shù)據(jù)打破世界紀(jì)錄。
500噸的推力意味著什么？這一“神器”背后有什么故事？本期“央視軍事披露”帶你揭秘！
500噸推力=瞬時推動300多輛車
通常，一輛小轎車的重量在1.5噸左右，而500噸的推力則意味著可以瞬時推動300多輛小轎車，足以可見航天固體發(fā)動機(jī)的磅礴偉力。長度12.7米，直徑3.5米，推力500噸，這組看似普通的數(shù)據(jù)，為何打破了世界紀(jì)錄？
據(jù)中國航天科技集團(tuán)四院大推力固體發(fā)動機(jī)總設(shè)計(jì)師王健儒介紹：
“3.5米意味著，目前世界范圍內(nèi)能做到，具備工程應(yīng)用的、又能拉著來回運(yùn)輸跑、具有機(jī)動性，最大直徑的上限。因?yàn)槲覈麄€鐵路運(yùn)輸二級超限是3.8米，液體火箭的外面還要加固，所以再大就無法運(yùn)輸了。鮮為人知的是，固體發(fā)動機(jī)的推力和長度成正比。世界上現(xiàn)有的大推力固體火箭，都是靠多段組合實(shí)現(xiàn)的，而單段性能，基本上就決定了整個多段固體火箭的性能。”
例如，美國航天飛機(jī)使用的固體助推器SRB，由四段組成，高45米，直徑3.7米，推力約1245噸，一度是世界上最大的固體燃料火箭。按此計(jì)算，我國正在開展的直徑3.5米級五段式發(fā)動機(jī)的研究，最大推力將遙遙領(lǐng)先，也將為我國未來大型、重型運(yùn)載火箭型譜發(fā)展，提供更多的動力選擇。
王健儒說：“我們攻克分段技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)后，再攻克3.5米整體式的發(fā)動機(jī)技術(shù)，這兩個技術(shù)結(jié)合，就能實(shí)現(xiàn)千噸以上的固體發(fā)動機(jī)的技術(shù)。分段式也是朝著千噸以上，1000噸、1500噸大推力發(fā)動機(jī)來發(fā)展。”
如何打破世界紀(jì)錄？聽總師揭秘！
固體火箭本質(zhì)上是緩慢燃燒的“炸藥桶”，分段式制造組裝極其復(fù)雜困難。
據(jù)王健儒介紹：“分段發(fā)動機(jī)的核心是燃燒室，需要將其分成好幾節(jié)。而整體式需要承受像8~10兆帕的高壓，還有高溫，不能泄漏。整體式不存在對接口，但若要將其分成幾節(jié)，對接部分連接結(jié)構(gòu)的可靠性、密封性能、絕熱性這些都非常難，一旦出問題就會有災(zāi)難性的后果。”
相比液體火箭，固體火箭非常神秘，以往更多用于導(dǎo)彈武器。但實(shí)際上，航天領(lǐng)域?qū)ν屏εc爆發(fā)力有著特殊需求。大推力固體火箭發(fā)動機(jī)，是目前世界各國航天運(yùn)載技術(shù)競相發(fā)展的重點(diǎn)。
中國航天科技集團(tuán)四院大推力固體發(fā)動機(jī)總設(shè)計(jì)師王健儒：“固體結(jié)構(gòu)比較簡單可靠，容易實(shí)現(xiàn)大推力。對發(fā)射場來講，后勤保障非常少。固體發(fā)動機(jī)到發(fā)射場以后基本沒有任何操作，火工品檢測通過后就可以點(diǎn)火，不像液體火箭發(fā)射前要加注等一些復(fù)雜的檢測。”
經(jīng)過十年攻關(guān)，王健儒團(tuán)隊(duì)攻克大推力固體火箭發(fā)動機(jī)最核心技術(shù)。
據(jù)王健儒介紹：“固體發(fā)動機(jī)最核心的就是后面的噴火裝置——噴管，噴管里的結(jié)構(gòu)件研制難度非常大。
噴管出口的氣流速度非常大，并且固體火箭發(fā)動機(jī)還有一個特點(diǎn)，它的燃?xì)饫镉写罅康念w粒，像這種二相流的產(chǎn)物去沖擊結(jié)構(gòu)件時，它的沖刷力度很大，相當(dāng)于子彈的速度去沖擊喉襯，沖擊噴管的材料。其能扛住3500℃的溫度，并且還是在高溫高壓和高速這樣的一個氣流作用。就是想要保證整個結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)完整，要能承受住這樣的一個惡劣的環(huán)境，這是比較難的。”
噴管最關(guān)鍵部位是喉襯，經(jīng)過多輪攻堅(jiān)和失敗，最終取得了材料重大突破。
王健儒說：“拿我們噴管上喉襯材料來講，喉部最窄的一個地方，所有的燃?xì)舛家獜倪@里出去，這的工況非常惡劣，必須要采用全新工藝。在一次驗(yàn)證過程中，喉襯跑了，我們在離試車臺很遠(yuǎn)的地里才把殘骸找到，找回來后再解剖再分析。”
明年還有首飛！
王健儒還透露接下來的兩個攻關(guān)方向：
“整體500噸，下一步我們就是把它換成矢量噴管，工作期間能擺動，完全直接可以結(jié)合工程應(yīng)用背景，直接可以去上天飛行。
明年我們有2.6米直徑的發(fā)動機(jī)要首飛。希望兩年后再有3.5米發(fā)動機(jī)能夠飛行。這些都非常值得期待，這也是固體發(fā)動機(jī)在運(yùn)載領(lǐng)域整個發(fā)展歷程中里程碑式的節(jié)點(diǎn)。”
期待首飛成功！
【來源：央視軍事微信公眾號】
