日前,大赛冠军企业蓝箭航天成功完成了液氧甲烷针式喷注器试车,这是 国内第一个通过充分热试车验证的液氧甲烷针栓式喷注器。众...

日前,大赛冠军企业蓝箭航天成功完成了液氧甲烷针式喷注器试车,这是 国内第一个通过充分热试车验证的液氧甲烷针栓式喷注器

众所周知,要成功研发一枚可回收运载火箭,首先要拥有一型可以大范围调节推力的火箭发动机,而针栓喷注技术,则是发动机实现深度变推力的核心技术之一。

蓝箭航天最终取得了标志性成果(图1)

与传统直流式及离心式喷注器相比,针栓式喷注器具有:

实现深度变推力,助力火箭回收

结构简洁,成本低

针栓式喷注器有由壳体、心筒、中心杆及平头四个零件组成,而直流式及离心式喷注器喷嘴数量从几十个到数百个,从而大幅降低成本。

良好的燃烧稳定性

在公开资料中,针栓式喷注器从未出现燃烧不稳定性这一发动机世界性难题。

将针栓式喷注器运用在液氧甲烷发动机上,一直是蓝箭航天努力攻克的技术难题。但是,液氧甲烷针栓喷注器在国内属于全新的领域,且甲烷工作在超临界状态,类似于“液—汽”喷注,难度极大。

此外,在工作过程中甲烷温度的升高,会导致密度从每立方米440千克降低至20千克,喷注速度从每秒30米提高至140米,产品喷注雾化状态会发生急剧改变,因此该参数选择稍不合理就会导致燃烧效率较低,甚至发生烧蚀。

蓝箭航天最终取得了标志性成果(图2)

前期烧蚀情况

经过关键技术攻关,蓝箭航天最终取得了标志性成果。在本次试车过程中,累计点火230s,其中长程试车200s,产品燃烧效率达97%以上,最大振动20g,试车过程中参数平滑,未发生烧蚀,达到工程实用水平。

另外,本次试车还进行了燃料路超低喷注压降(0.1MPa)试车,未发生燃烧不稳定现象,再次证明了针栓式喷注器良好的燃烧稳定性。

蓝箭航天最终取得了标志性成果(图3)

试车后喷注器情况

本次试车成功标志着:

蓝箭航天计划将该技术移植于天鹊80吨液氧甲烷发动机喷注器上, 将大幅降低发动机成本。

据了解,从上世纪七十年代以来,针栓喷注技术成功运用于月球下降发动机上。SpaceX公司成立后,CTO 汤姆·穆勒将针栓式喷注器技术首次运用在运载火箭主发动机-梅林系列发动机上,这也是梅林发动机的主要创新之一。10多年来,由于梅林发动机喷注器简洁的结构,良好的燃烧稳定性,易于实现变推力,为Spacex猎鹰火箭多次回收复用了强有力的动力支持。

蓝箭航天最终取得了标志性成果(图4)

蓝箭航天最终取得了标志性成果(图5)

2019年11月7日,蓝箭航天凭借 “80吨液氧甲烷发动机及低成本中型液体火箭研制项目”在第八届中国创新创业大赛先进制造行业总决赛中荣获初创企业组一等奖。

科技创新的巨轮 乘风破浪

本文相关词条概念解析:

蓝箭

国外儿童小说。

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