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军事:嫦娥4号登月关键装备 7500N变推力发动机打破封锁(2)

西安日报 2019-02-18 09:15:02

  变推力发动机主任设计师兰晓辉依然记得,在一次对即将交付产品的电性能测试中,有一个电磁阀开启时间超出了设计要求的几毫秒。尽管交付在即,为了达到“满分”标准,团队成员还是将产品重新拆卸、查找问题根源,最终成功解决问题。而他们所做的这一切,只为让“嫦娥四号”能在险象环生、环境复杂的太空上演最美的“舞姿”,以最稳健的方式实现月背落月的目标。

  十余载艰难跋涉 攻克技术难关

  其实,这双“舞鞋”的研制之路,早在2006年已经开启。当时,“嫦娥三号”动力系统“最后一棒”的重任,落到了中国航天科技集团六院变推力发动机研制团队的手中。面对一无经验、二无材料的窘境,他们决定依靠自主创新,研发国产变推力发动机,解决“嫦娥三号”的动力问题。更为棘手的是,这双“舞鞋”要求5年内完成交付。而常规情况下,从论证设计到产品交付,研制一种新发动机至少需要10年时间。时间紧、任务重,研发团队的压力可想而知。

  接到7500N变推力发动机研制任务之前,兰晓辉多年从事运载火箭三级发动机二次启动研制工作。外人看来,高空发动机与变推力发动机有着多次启动、高工况工作的共同特点。但从专业角度来说,二者一个是固定推力、一个是变推力;结构设计方面,一个是固定部件、一个是活动部件,可谓天差地别。

  变推力发动机可行性研制论证任务,对兰晓辉及其团队而言是一道从未有过的难题。他们既面临着国内从未有任何变推力发动机研制经验、国外资料严重封锁无可借鉴的多种困难。变推力发动机研制,由于先天不足,从一开始就面临着山重水复疑无路的重重困难。而一旦不能在任务进度节点上攻克难关,还面临着研制立项化为泡影的威胁。

  在重重困难面前,兰晓辉带领研制团队艰难起步,以蚂蚁啃骨头的精神,挖掘现有的发动机基础理论和相关技术,确定发动机各项设计目标,对各个部组件进行多方案论证,理顺各个方案组合的可行性。发动机温度过高、性能低、推力室烧穿,都是家常便饭。为了解决接踵而来的难题,研制团队不断迸发出新的智慧,在产品改进的同时,开发了发动机性能仿真计算、热环境仿真试验等软件,加快了研制进度,不仅成功实现了研制立项,还节约了一笔不小的研制经费。

  2008年4月,600秒长时间变推力发动机可靠性试车的成功,标志着该发动机关键技术得到全面突破,转入工程研制。然而,新的难题又纷至沓来。难度最大的是应探测器设计要求,在发动机周围采取隔热的方式进行热防护。这对发动机自身冷却提出了极为严苛的要求,不仅要求推力室壁耐高温能力强,还要尽量让燃烧室降低温度,提高燃烧效率,两者几乎是悖论。兰晓辉带领团队提出了创新的冷却方式,使该发动机在性能和冷却技术方面均达到国际先进水平,圆满解决了这一难题。

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