星河动力成功试车中国版“Merlin”发动机燃气发生器 开启商业航天征程

财经_公司腾讯大申网2019-07-11 10:23

如果说发动机是火箭的心脏,那么燃气发生器则是心脏的起搏器。作为重复使用液氧/煤油发动机的核心组件之一,燃气发生器将发动机4%左右推进剂以富燃状态组织燃烧,喷出高温、高压燃气(烟气),为发动机涡轮泵提供做功介质。

7月5日,星河动力公司自主研发的液氧/煤油发动机“多回流涡异形燃气发生器”试车成功,五大创新点得到验证。通过不断的创新积累,星河动力迅速发展,研发成果已迅速跻身头部企业,星河动力的火箭实力达到了国内先进水平。

五大颠覆式创新国内领先

蓬勃发展的商业航天市场正处于爆发前夜,如何把运载火箭做到既可靠又便宜是商业火箭公司面临的最大考验。星河动力公司成立之初就确定了“固液并举、高低搭配、远近衔接”的产品组合思路,因此在固体火箭研制快速推进的同时,中国版“猎鹰9号”——“智神星”重复使用中型液体运载火箭也在稳步研制中。本次试车的“多回流涡异形燃气发生器”有如下5大创新点:

一、自主研发了传热、燃烧一体化计算仿真软件,优化了低温液氧和常温煤油撞击雾化参数,通过上百组互击式喷嘴和边区膜冷设计,形成高效的雾化混合效果;

二、采用公司独有的专利技术,设计了独特的扰流环,使发生器内部形成多个回流区,显著提升混合与燃烧效率;

三、创新设计了球锥式异形身部结构,精确控制回流涡的生成与溃灭,增强出口燃气温度均匀性(≤±30℃);

四、为了满足发动机变推力与50次重复使用,燃气发生器采用大范围多工况适应性设计,喷注面与身部的冷却采用了新颖的保护措施,延长了工作寿命,适合多次重复使用;

五、不同于传统的点火器头部中心布局方式,公司采用了创新的径向布局设计,提高了点火可靠性,可将点火次数提高到5次以上。

星河动力成功试车中国版“Merlin”发动机燃气发生器 开启商业航天征程

星河动力国内首创的多回流涡异形燃气发生器

本次共开展7次点火试车,累计试车时间380s,单次最长工作时间100s,试验的推进剂流量范围3.2kg/s-7.8kg/s,混合比范围0.3-0.5,室压范围4MPa-8MPa,覆盖了发动机4:1深度变推的全部工况范围。试验数据初步分析表明:燃气发生器启动、关机正常,试验数据与预调值吻合,出口火焰稳定;试验最大特征速度效率接近100%,出口燃气温度均匀性≤±28℃,无启动温度峰,室压脉动≤±3%,轴向、径向和切向综合加速度≤30g,各项指标均达到国际先进水平。试验后产品完好,试验取得圆满成功!

目标“猎鹰9号”,技术是核心

“智神星”火箭是星河动力自主研发的中国第一款、世界第二款可重复使用的液氧/煤油运载火箭,其技术团队成员主要来自航天系统研制一线的工程师,具有10年到20年的从业经验。液体发动机负责人钱云方加入星河动力前,曾在国内某研究所从事航天发动机系统设计和试验等研究工作,先后参与完成了北斗工程、探月工程、新一代运载火箭研究等国家重大工程以及多项国家863计划项目。

加入星河动力后,主要负责“智神星”号运载火箭大推力液体发动机和轨姿控发动机的研制,在短短7个月时间内主持研制出3款国内创新、国际先进的轨姿控发动机,为公司自主研制运载火箭提供了有力支撑。

目前,星河动力已完成该型发动机燃气发生器、涡轮泵和推力室全部设计。通过本次燃气发生器地面热试车,星河动力验证了燃气发生器方案,确定了产品技术状态,参试产品将直接用于后续的燃气发生器和涡轮泵半系统联试以及发动机全系统试车,一次试验即实现了产品定型,大大加速了液体火箭研制进程,星河动力该型发动机还计划在今年9月进行涡轮泵试验,10月推力室试验,11月泵燃联试,全系统试车将在12月开展。其优异的性能表现值得期待。

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