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随着关机指令的下达,发动机尾炎逐渐缩短,噪音和震动也逐步减小,直到某一刻,尾炎彻底消失,发动机关机成功,周围重新恢复了安静。
“哗哗哗”控制室内一众工作人员,送上热烈的掌声。天鹊发动机试车成功,意味着瑞达航天的运载火箭研发计划,迈出了坚实的一步,取得了开门红。今天的点火测试,只是天鹊航天发动机测试的第一步,此后几天还会陆续进行多次点火测试,变推力测试,喷射方向控制测试,长程运行测试,等多项测试工作,确保天鹊发动机,达到设计要求。
瑞达航天目前正在研发的朱雀火箭,属于第二代可回收运载火箭,它使用了甲烷和液氧作为燃料,具备了可回收,可多次重复使用,发射成本极低等诸多优点。当然这样的可回收火箭,在技术上,比一次性运载火箭,要高了太多。就拿发动机举例,传统火箭发动机,只要满足一次或两次点火,全功率工作600秒,就能满足要求。而可回收运载火箭的发动机,在返回时要经历多次起动,需克服失重、超重、高动压等复杂飞行环境带来的各种内、外部干扰,发动机多次起动及推力精确调节技术研究是实现火箭回收的基础。
运载能力由发动机最大推力保证,为确保火箭平稳返回及着陆,需大幅降低发动机推力。解决措施是采用发动机多机并联技术,起飞时全部发动机额定工况工作,返回时关闭部份发动机。在有限的箭体空间内进行多机并联,涉及箭体、结构、机构运动、热防护等多个专业协同设计,还需全面考虑着陆冲击、防火、返回后维护、检修等全寿命周期涉及的技术问题。多机并联总体布局优化可提高发动机推质比,有利于重复使用运载能力提高,降低维护、检修时间和费用。朱雀火箭的一级箭体就并联安装了五台天鹊发动机,以确保起飞时的充足推力,以及回收时对多次点火和推力调节的需求。
回收落地关键时刻,需要发动机快速变推力关机,以减小落地瞬间发动机后效冲量对箭体的冲击和扰动。朱雀火箭实现可靠回收的关键技术之一就是采用了面关机针栓式喷注器技术。采用面关机针栓式喷注器可实现发动机起动过程氧燃推进剂零充填使氧燃推进剂完全同步进入燃烧室,避免氧燃充填时序偏差对发动机起动冲击影响,提高发动机起动工作可靠性;同时,面关机可实现发动机关机过程零容腔排空,显著提高关机响应特性,实现快速关机减小后效冲量,提高火箭回收工作可靠性;采用针栓式喷注器,发动机可进行大范围变工况,能够更好地适应火箭回收工作。