點火。
科研人員喜不自禁。西部網訊 11月3日20:43分,“長征五號”火箭托著美麗的尾焰直沖云霄。在航天科技集團六院研制的新型火箭發動機推舉下,長征五號爆發出震天撼岳的轟鳴,劃出了完美的太空軌跡,成功實現了首飛。
在此次發射任務中,航天六院研制并提供了芯一級、二級、助推、輔助動力系統等發動機,擔負起長征五號飛行試驗各個環節的動力保障任務,提供的總推力達到了1078噸。與此同時,航天六院還承擔了遠征二號(俗稱:太空擺渡車)上面級主動力及輔助動力系統研制和交付任務。

其中,新研制的50噸級和9噸級的兩個型號氫氧發動機,作為長五火箭一、二級芯級主動力,是首次承擔飛行試驗任務,將實現我國氫氧發動機研制的技術跨越。
助推級采用8臺120噸液氧煤油發動機,該型發動機已經在長征七號、長征六號首飛任務中表現完美。輔助動力系統由16臺小推力姿態控制發動機組成,承擔長征五號飛行過程中姿態控制任務。
遠征二號(俗稱:太空擺渡車)上面級動力系統,是在遠征一號基礎上研制的雙發動機組合系統,從系統角度來說,屬首次飛行。
下面是長征五號一、二級主動力、助推級和遠征二號上面級動力系統的介紹。
一級主動力:50噸氫氧發動機

50噸氫氧發動機是我國首臺大推力、高性能、地面起動直接入軌的氫氧發動機,具有零碳排放(50噸氫氧火箭發動機采用液氫、液氧作為推進劑,燃燒產物為潔凈度達99.99%的純凈水,具有綠色、環保、零碳排放等優點)、運載效率高(液氫是火箭化學推進劑中能量最高的燃料,氫和氧燃燒所能獲得的高空比沖最高能夠達到465秒,比現有常規燃料發動機性能提高約50%)、推力強勁(與現役上面級氫氧發動機相比,50噸氫氧發動機真空推力是其9倍,推力室室壓是其2.7倍,氫渦輪泵功率是其15倍,氧渦輪泵功率是其20倍)、低溫之最(50噸氫氧發動機是世界上溫度最低的發動機,采用的液氫、液氧推進劑溫度分別為零下253度、零下180度)等特點。
其由兩臺獨立工作的單機通過機架并聯構成,地面推力達100 噸。采用燃氣發生器動力循環,地面一次啟動,具有混合比調節能力,可雙向搖擺。由航天六院自主研制,具有完全自主知識產權、100%國產化,綜合性能達到國際先進水平。它的研制成功,填補了我國大推力氫氧發動機空白,使我國液體火箭推進技術的整體水平跨上一個大的臺階。
二級主動力:9噸膨脹循環氫氧發動機
研制人員討論研制方案作為芯二級主動力發動機,9噸級膨脹循環氫氧發動機采用先進的閉式膨脹循環系統,且可以通過多次啟動,助推火箭進入地球轉移軌道。發動機工作時間近800秒,是國內工作時間最長的火箭主動力發動機。膨脹循環氫氧發動機的研制成功,標志著我國上面級氫氧發動機達到了世界先進水平,實現了重大技術跨越。
此次參與首飛的膨脹循環氫氧發動機,區別于傳統燃氣發生器循環發動機和補燃發動機,不存在燃氣發生器以及預燃系統等,避免渦輪燒蝕,發動機固有可靠性高,并容易實現推力和混合比的調節,使用靈活。在工作過程中,其全部推進劑都能無損失地燃燒產生推力,性能高,也因此被業內稱為“最優動力循環”。
膨脹循環氫氧發動機從2003年開啟預先研究,2006年進入正式研制階段,2015年完成全部研制工作,2016年首飛。12年磨一劍,發動機成功首飛標志著我國已全面掌握了高性能氫氧膨脹循環發動機技術,有力提升了我國低溫發動機設計、生產和試驗能力,帶動了我國材料工藝、發動機仿真技術等方面的發展,為后續研制更大推力和更高性能膨脹循環氫氧發動機奠定了基礎。
助推級:120噸液氧煤油火箭發動機

液體火箭發動機被稱為運載火箭的心臟,是運載火箭的技術核心和技術基礎,發動機的技術水平在很大程度上決定著運載火箭的性能、可靠性和成本等關鍵指標。航天科技集團六院研制的常規推進劑系列發動機,為“神舟”飛天、“嫦娥”奔月和各種衛星的發射提供了動力保證,創造了世界航天史上高可靠性、高成功率的傳奇,被譽為中國的“金牌動力”。
然而,航天六院并沒有躺在“金牌”發動機的榮譽中,其沒有停止研制更先進技術的腳步,歷險涉難,創新致遠,研制成功了液氧煤油高壓補燃循環發動機。這一最新研制的發動機,已經在我國新一代運載火箭長六、長七的首飛中作為主動力成功實現了首飛,表現完美。在此次長征五號發射任務中中,8臺120噸級的液氧煤油發動機將作為火箭助推級,擔負推舉長五遨游太空實現首飛的重任。
液氧煤油發動機具有無毒環保、來源廣泛、價格低廉的優點,同時他還突破了高壓補燃關鍵技術80余項,其中,最為突出的是先進的補燃循環技術、先進的自身起動技術、大范圍推力調節技術、先進的高效燃燒技術、高壓大功率的渦輪泵技術、多次試車技術、先進的試驗技術七項新技術,其是我國單管推力最大、技術最先進、應用前途最廣泛的新型動力裝置,該發動機的研制,填補了我國補燃循環發動機技術空白,使我國成為繼前蘇聯之后第二個掌握高壓補燃循環液氧煤油發動機技術的國家,實現了從常規有毒推進劑開式循環液體推進技術至綠色無毒推進劑閉式循環液體推進技術的巨大跨越。
遠征二號上面級:主動力及輔助動力系統
研制隊伍在總裝車間 在“長征五號”首飛任務中,航天六院還承擔了遠征二號(俗稱:太空擺渡車)上面級主動力及輔助動力系統研制任務。
遠征二號上面級通過與長征五號運載火箭組合,以一箭多星、直接入軌的方式發射中高軌傾斜軌道衛星,同時兼顧地球靜止同步軌道衛星發射任務要求。在長征五號首飛任務中,遠征二號上面級隨火箭升空后托舉衛星進入超地球同步軌道,執行一箭一星直接入軌發射任務。
遠征一號上面級主發動機經歷了長征三號飛行檢閱,表現完美,填補了國內航天上面級動力技術領域空白。遠征二號上面級主發動機與性能優異的遠征一號上面級主發動機為“同門兄弟”,它最大程度地繼承了遠征一號上面級主發動機的設計成果,采用雙機并聯的方式為遠征二號上面級提供雙倍推力,使遠征二號成為名副其實的加強版“太空擺渡車”。遠征二號上面級主發動機采用常溫可貯存液體推進劑和泵壓推進劑供應方式,具備更高的推力性能,發動機設計為兩次起動,在軌能力與遠征一號上面級主發動機相同。與遠征一號上面級相比,遠征二號上面級對發動機的推力穩定性和雙機推力同步性要求更為嚴格,熱環境、電磁環境更為復雜。
遠征二號上面級主發動機是六院研制的第三個遠征系列上面級發動機。科研人員本著“吃透技術、掌握規律、抓好產品”的精神,以飽滿的熱情、高昂的斗志、務實的態度和嚴謹的作風投入型號研制,克服重重困難,最終完成了產品研制。與它的“同門兄弟”遠征一號、遠征一號A一樣,遠征二號一飛沖天、精確入軌,實現了我國航天事業新的輝煌。







