可重复使用火箭发动机确定 3条技术途径

中国航天报 2018/03/21

“我国正在持续开展以液氧烃类发动机为代表的火箭动力可重复使用技术研究,突破了产品不下台连续多次热试车、大范围推力调节、多次起动、重复使用快速处理等多项关键技术。”近日,全国人大代表、中国航天科技集团有限公司六院院长、党委副书记刘志让透露了主发动机重复使用技术及适应性改进工作的相关情况。

那么,相较一次性火箭,可重复使用火箭对发动机有着怎样的要求呢?“返回和回收这一过程对火箭发动机的推力调节能力提出了很高要求,现役火箭发动机具备一定变推能力,可将推力降低到额定推力的70%左右,但要满足回收要求,需要将推力降低到额定的40%甚至30%。变推范围越大,设计难度越大。”刘志让解释说。

据了解,目前,我国制定了重复使用运载器的发展规划,按照近、中、远期的目标确定3条技术途径,同步开展工作,梯次形成能力。刘志让介绍,六院也已将重复使用航天液体动力作为重点,按照规划的路径整体推动研究工作。

第一是基于现役火箭构型,开展主发动机重复使用技术研究及适应性改进工作,近期完成回收验证工作,解决落区安全问题,2025年前后实现落区可控回收、部分重复使用等目标。

第二是基于新研火箭构型,开展重复使用液氧烃类发动机研究,支撑垂直、水平等多种回收方案,中期具备一二级火箭重复使用能力,推动两级入轨航天运输产业形成,2030年实现完全重复使用两级运输系统的工程应用。

第三是基于水平起降重复使用运载器构型,开展吸气式组合发动机研究,远期形成单级入轨运载器的工程应用。

刘志让坦言,发动机在所有热机中工作条件最为严苛,为重复使用带来了很大挑战。“一次性火箭发动机可能工作几分钟就完成了使命,重复使用发动机的工作寿命则需要增加。”刘志让解释说,“这要求发动机设计理念从强度设计向寿命设计转变,并需要解决结构可靠性、健康管理、使用维护与快速检测、寿命预测与评估等技术。”

此外,六院还瞄准更遥远的未来,开展了组合循环动力技术的研究和地面集成试验。组合循环动力如果研发成功,可支持水平起降天地往返重复使用飞行器的服役,将提高快速进出空间的能力。

“该技术拟将航空发动机、冲压发动机和火箭发动机结合,在大气层内外不同环境下各展所长。”刘志让说,3种动力形式都在不断发展,如果能组合在一起将是极大的创新,但要实现整个结构效益最大化、飞行轨道最优化以及良好的经济效益,还面临多重难关。(李淑姮)

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