航天11所为新一代发动机设计组合“魔方”

文章来源:中国航天报 发布时间:2014-03-31

中国航天科技集团公司六院11所低温发动机研究室总装设计组虽然只有15名成员、平均年龄仅30岁,却承担着我国新一代运载火箭主动力高压补燃液氧煤油发动机多个基本型和多个飞行状态的总体设计任务。同时,总装组还承担着多个预研型号发动机的总体设计任务,是一个团结协作、锐意创新、奋发有为的年轻班组。

总装组曾先后荣获陕西省工人先锋号、集团公司“十五”技术创新先进集体与六好班组等多项荣誉。2013年,该班组被授予集团公司金牌班组。

一次成功显身手

动力系统试车的成败直接影响着型号研制进程。2012年底至2013年10月,以我国最大量级动力系统试车为代表的长征五号、长征六号两型运载火箭所有模块动力系统试车一次成功,为新一代运载火箭首飞打开了通道。

长征七号火箭二级发动机由多台180千牛液氧煤油发动机并联而成,结构新、性能高。作为高空发动机,并联方案在国内尚属首次,发动机结构复杂,仅管路就达数百根。总体设计时,要克服空间、摇摆等多种因素的制约,才能找出最佳方案。总装组成员迎难而上,在短短两个月内,就成功解决了不同步关机、空间限制等复杂约束条件下的机架设计、高空发动机热环境影响等难题,使首次多机并联发动机长程试车圆满成功、发动机总体设计一次成功,成为长征七号火箭研制的重要标志。

新一代运载火箭对液氧煤油发动机提出了长期贮存的要求,即以“湿态”进行贮存。在国内尚无“湿态”贮存经验的情况下,总装组集智攻关,精细检查、测试,极限工况试车一次成功,使1200千牛液氧煤油发动机的可靠性、使用维护性迈上了新台阶。

200种方案优化解一个难题

新一代运载火箭研制中遇到了发动机与伺服机构回路低频谐振的技术难题,轻则使箭载设备受损,重则使火箭失控、箭体分解。为攻克这一技术难题,总装组采取结构动特性仿真与发动机整机模态试验相结合的方法,经过5轮20余种模型的探索,建立了整机结构动特性模型,开展了30余次整机模态试验。经过200余种方案优化,最终解决了低频谐振技术难题,形成了一整套发动机整机动特性研究的新方法,在新一代运载火箭7个模块中均得到推广应用。

总装组在设计过程中运用本质安全设计理念,通过仿真与地面试验相结合,圆满完成了多种适用于高温高压、低温高压、常温高压等不同环境的新型密封结构设计。新型密封采用多道密封面、自紧式密封结构,可靠性更高,已成功经受了上百次试车考核,并推广至多个型号。

用文化构建友爱之“家”

在艰难的研制过程中,总装组践行“技术作风双过硬、默默耕耘肯钻研”的设计团队作风,以“航天文化凝聚人才、型号任务锻造人才、先进机制激励人才、和谐氛围吸引人才”为理念,有效提升了团队的核心能力。

在班组建设过程中,总装组狠抓组员的作风培养,促进其快速成长。班组实行科研导师制,为新职工制定学习目标;定期开展多种形式的技术比武、优化设计、降本增效,以提高效率。

总装组始终把“从设计源头控制成本”的理念落实到产品设计中,降低使用维护成本;将安全性设计思路与方法全面融入设计过程,从源头规避风险;将“零缺陷”、一次成功的设计理念融入每一个环节,促进质量的精细化管理。总装组会同室工会、团支部开展“生日小惊喜”活动,积极组织组员参加文体活动,锻炼身体、放松心情,营造和谐奋进的“家”,不断实现自我超越。(张鹏)