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直径三米两分段技术验证发动机:全长8.6米、直径3米、推力达150吨。十三五期间将完成3米直径5段式大推力固体发动机的研制工作

2009年3月,直径2米、120吨大推力整体式固体火箭发动机关键技术考核地面热试车在国内率先取得圆满成功,标志着我国掌握了大型整体式固体发动机设计制造关键技术;

2010年4月和2011年7月,直径1米2分段和直径2米3分段对接固体助推演示验证发动机地面热试车相继取得成功,在国内首次成功验证了固体火箭发动机分段对接技术;

2015年9月,四院提供四级主发动机的我国首枚全固体运载火箭CZ-11号首飞成功,标志中国快速发射能力得到大幅提升,固体动力应用领域实现了历史性拓展。

2016年4月15日,四院研制的直径2米2段固体火箭助推发动机全尺寸工程样机地面热试车圆满成功。

2016年8月3日,3米直径2段(头段、尾段)



航天大力士西安点火成功 将助力我国载人登月 

来源:西安晚报      时间: 2016年08月03日

民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机 航天科技四院供图

  伴随着撼天动地的轰鸣,昨日,由中国航天科技集团公司第四研究院自主研制的民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机在西安成功完成地面热试车。3米的直径、150吨的推力均创造了国内同类型火箭发动机之最,也实现了我国大型固体火箭助推发动机关键技术的新突破。

  现场

  “大力士”西安成功点火 100秒撼天动地

  “各系统检查就位……五,四,三,二,一,点火!”伴随着铿锵有力的指令,北京时间昨日下午两点整,国内最大推力分段式固体火箭发动机在位于西安的航天科技四院试验新区点火试车。

  这台火箭发动机的主体由两段构成,全长8.6米、直径3米、推力达150吨。是中国迄今为止最大直径、最大推力、最大装药量的固体火箭发动机。在此之前,同类型火箭发动机的最大直径只有2米左右。

  块头大,动静自然也不小。点火的一刹那,在大屏幕上可以看到,耀眼的火焰从喷管喷涌出数十米。点火约两秒后,如雷鸣般沉重有力的轰鸣声和来自大地的震动源源不断地传入指挥大厅。虽距离试验台较远,但记者仍能感受到前方传来的隐隐热量。

  “40秒!”“60秒!”“80秒!”火箭发动机的强大力量持续地爆发着,现场的实时画面已然定格,聚集着数百人的指挥大厅里鸦雀无声,所有人的注意力无一例外地集中在大屏幕上,唯一提醒人们时间流逝的只有一次次不断刷新出的点火时间。

  “100秒!”北京时间8月2日14点01分40秒,火箭发动机按照预定计划,分秒不差地结束了工作。几乎是同一时间,指挥大厅爆发出热烈的掌声。人们起立,握手,拥抱。

  特点

  3米直径 焊接总长750米

  固体火箭发动机结构简单、可靠性高、机动性好,但长期以来,我国在大推力固体运载领域与国际先进水平存在明显差距。此次成功试车的“民用航天三米两分段大型固体火箭助推发动机”创造了中国迄今固体发动机推力之最,树起了中国固体火箭发动机民用的里程碑。

  航天科技四院41所首席专家、固体运载发动机总设计师王健儒形象地比喻说:“固体火箭的本质是缓慢燃烧的‘炸药桶’,产品要做大,就要分段连接,但会留下缝隙,而这正是难点所在,一旦分段之间的连接部分出现问题,就会导致燃烧不均匀,引发爆炸。因此,分段式固体火箭的制造组装极为复杂困难。”

  从无到有、从小到大,在过去两年多的时间里,科研人员不断创新、摸索、试验,相继攻克了大直径发动机分段壳体连接与密封技术、燃烧室绝热对接技术、分段药柱结构设计技术、长时间工作喷管技术等关键技术,圆满完成了大推力发动机、两段式和三段式技术验证发动机的研试工作,形成了一套完整的分段式固体发动机设计与分析方法,刷新了我国固体发动机的研制纪录。

  以绝热层为例,燃烧室内3000多℃的高温可以瞬间把发动机的钢壳熔化,因此,发动机的壳体和药柱之间需要一件“铁布衫”。据介绍,依据不同界面、不同部位,绝热层由3000多张大小不同、厚度不等的片材拼接而成,如果把这些绝热层铺开,足有几个篮球场那么大。不仅数量惊人,绝热层还要实现无缝粘接,即便是如小拇指指甲盖大小的气泡也不容存在。

  此外,壳体的焊接也是大费工夫,仅焊接技术攻关就历时四个多月,累计焊接时间多达300小时。如果分层计算,焊接总长度达750米,使用焊丝量达350公斤,且百分之百要通过探伤检测。

  展望

  将助力我国载人登月

  “3米的直径使它成为国内迄今为止最大的固体火箭发动机。”王健儒说,大直径、大体积让它成为当之无愧的“大胃王”。“吃得多当然力气大,这台发动机含热量高,体内燃料可以保证它产生强大的推动力,即使通往太空的路途再遥远,也‘不会饿’,不会乏力。”

  “3米直径助推发动机不但个人能力出色,而且具有兄弟团结的优秀品质。通往太空的路,需要很大的力量,往往是一个液体发动机在中央,多个固体‘大力士’手拉手环抱着液体‘大哥’,一齐用力,向共同的目标前行。”王健儒介绍,此次试验成功后,航天科技四院还将重点从复合材料、推进剂等成本占比高的方面入手,在设计源头上加以提升,简化工艺、提高效率,让固体发动机不仅做到安全可靠,而且“质优价廉”、好用耐用。

  据预测,3米直径分段发动机有望应用于我国的重型运载火箭固体助推器中,将使近地轨道运载能力达到100吨以上,满足我国载人登月、深空探索的发展需求。王健儒说:“我们将进一步加大攻关力度、加快研制步伐,系统规划我国大型固体发动机的型谱化发展,稳步提升其技术成熟度,全力推进固体技术在我国未来新型运载火箭中的应用,助力中国人把视野拓展到更为遥远的星宇深空。”(记者 魏鑫 实习生 李圆 汤宁)


央视网消息(新闻联播):今天,我国自主研制的首台3米直径航天固体发动机,在西安成功完成首次点火实验,这是我国迄今为止最大的航天固体发动机,未来核心技术将应用于我国大型和重型运载火箭,推动我国航天进入空间能力进一步提升。

固体发动机最大的特点,就是推力可以根据燃料的多少进行调节。燃料越多,推力越大,这也就使得它在航天运载中拥有独特的优势,可以和液体发动机配合使用。目前美国、欧洲、日本等在航天活动中都大量使用固体发动机。

我国从2009年开始研制大尺寸航天固体发动机,预计将在十三五期间完成更大的3米直径5段式大推力固体发动机的研制工作,为我国后续航天活动提供推动力。


新京报快讯(记者贾世煜 通讯员荣元昭)8月2日,民用航天3米2分段大型固体火箭助推发动机地面热试车成功。

  直径最大、装药量最大、推力最大

  据介绍,这一发动机由中国航天科技集团四院自主研制,系中国直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机。该发动机的试车成功,标志着中国已经掌握大型固体火箭助推发动机关键技术,也表明中国新一代运载火箭固体助推技术又向前迈进了一大步。

  中国航天科技集团四院表示,直径3米发动机的研制成功,使中国大型固体发动机自主创新的研制能力和水平得到进一步提升。大尺寸复合材料核心构件研制和成型能力大幅提升,高精度设计仿真能力作用充分发挥,绿色环保绝热材料首次使用,新型高效率绝热层成型与固化工艺取得实质性突破,全部原材料、制造设备实现国产化。

  运载能力达到100吨以上的“大力士”

  据了解,未来3米发动机应用于重型运载火箭固体助推器中,可实现近地轨道运载能力达到100吨以上,满足中国载人登月、深空探索的发展需求。

  中国航天科技集团四院介绍,从整体式固体发动机到如今的固体助推发动机,直径在变大的同时推力也在增大,这次试车的发动机推力可以达到150吨以上,创造了中国迄今固体发动机推力之最。

  另外,在发动机身上,仅焊接技术攻关就历时四个多月,累计焊接时间多达300小时,分层计算焊接总长度达750米,使用焊丝量350公斤,前封头体连续作业装焊40小时,后封头体装焊连续鏖战65小时。每条环焊缝展开后长度9米,全场范围内不允许有任何哪怕是微小的夹杂和气孔等缺陷,必须通过百分百的探伤检测。

  据介绍,为能够准确无误地为发动机做好“体检”工作,总装车间探伤组在多块等厚度钢板制作绝热模拟试件,采用11种频率的检测探头匹配6种扫描范围不断尝试与摸索,累计取得试验参数上千个、各类波形图片几百幅,最终确立了该发动机超声探伤所采用设备、探头及最佳探伤参数,确保了发动机最终顺利通过“安检通道”。


我国直径最大的固体火箭发动机试车成功

2016-08-02 16:59:00 来源:央广网

  央广网北京8月2日消息(记者郭淼 刘涛)据中国之声《新闻晚高峰》报道,今天下午2点,中国航天科技集团公司第四研究院研制的直径3米、推力达150吨的大型固体火箭助推发动机取得地面热试车成功。这是国内迄今为止直径最大、推力最强、装药量最多的固体火箭发动机。它的试车成功,标志着我国掌握了大型固体火箭发动机的关键技术,使我国成为“世界大型固体发动机俱乐部“中的一员。

  一直以来,固体火箭发动机都在大国重器的制造中扮演着重要角色。我国的大推力固体火箭发动机研制工作起步较晚。从2008年开始,航天科技四院陆续研制出了一批相对小型的大推力固体火箭发动机。

  四院41所首席技术专家王健儒:“发动机之前做的从直径来讲最大做到2米左右。3米直径的话对于航天运载火箭来讲,是要实现大型运载火箭或重型运载火箭的一个基本的门槛。”

  目前,世界上最粗的固体发动机直径达到3.7米。国外的大型运载火箭早已把固体动力作为主要动力之一,而我国在此领域尚属空白,与国际先进水平差距明显。

  王健儒说:“从国际上来看,目前美国、欧洲、印度、日本都在大力发展大推力固体发动机作为助推器。特别是美、欧、印都研制成功了3米直径以上的大推力分段式固体发动机,而且都已经飞行成功了。”

  2014年起,王健儒带领他不到20人的研究团队,开始向制造出“直径3米固体发动机”的目标努力。由于经验上的空白,遇到的困难可想而知。

  王健儒:“因为我们之前的固体发动机基本上都是围绕2米直径左右这样规模的设计制造,这次直接提到3米的直径,应该说跨的台阶还是比较大的。像壳体的焊接,因为直径大了以后它整个的焊缝就非常长,长了以后就要确保焊缝百分之百质量可靠,没有任何缺陷,这样的要求对于工艺过程中怎么去保证,难度是非常大的。像燃烧室的一些分段对接、绝热的技术,过程中难度也是非常大的。研制过程中,由于‘大’带来一些意想不到的问题,加工厂里边前前后后花了很大的精力,通过缩比的实验去探索,最终能保证一次性成功还是非常不容易的。”

  随着技术难题逐一被攻克,今天,我国首台直径3米固体火箭发动机终于取得地面热试车成功。王健儒说,这仅仅是这个大家伙正式问世前的“中考”,接下来,还有一次“高考”等待着它。

  “固体发动机从本身的研制流程上来讲,主要有两个大的节点。一个就是考核技术方案的正确性的一次实验,就是我们一般定义为发动机首台地面热试车考核。它是重点考核设计方案的正确性、合理性,以及所用材料、工艺的性能能不能达到设计的要求。第二个节点就是我们产品进一步成熟,研制的工作进一步深入,就到飞行考核,它重点考核的是整个发动机飞行的性能,包括它的环境适应性,像高温低温啊,飞行的一些条件,真正工作状态下的工作性能怎么样。主要是这两大节点,相当于固体发动机从没有到最后产品的成熟要过的两个大坎。”

  王健儒说,此次成功为我国制造出体积更大、推力更强的大型固体火箭发动机提供了宝贵经验,也为今后的升空探测、载人登月工程奠定了坚实基础。

  “有了研制3米发动机成功的经验和实力,预示着我们基本上有了这样一个技术,对后续我们发展更大型固体发动机是非常有支撑作用的。我们用到的固体推进剂的性能、我们用到的材料的性能,以及我们相应的设计方法和加工工艺基本上快赶上国际先进的水平了,我们后续应该会大步往前走的。”


中国推力最大分段式固体火箭发动机试车圆满成功

2016年08月02日 16:45 来源:中国新闻网

  中新社西安8月2日电 (记者 董子畅)8月2日,由中国航天科技集团四院自主研制的中国直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机——民用航天3米2分段大型固体火箭助推发动机地面热试车圆满成功。试验的成功,进一步验证了中国大型分段式固体火箭发动机设计方案及其关键技术,标志着中国已经掌握大型分段式固体火箭助推发动机关键技术,也表明中国新一代运载火箭固体助推技术又向前迈进了一大步。

  一直以来,固体发动机以其独有的优势,在制造大国重器、捍卫民族尊严、增强综合国力中扮演着重要角色,但也因为其特殊的用途而鲜为人知。

  航天科技四院副院长高波指出,直径3米发动机的研制成功,使中国大型固体发动机自主创新的研制能力和水平得到进一步提升。这也是继长征十一号首飞成功、2米分段发动机工程样机研制成功后,航天科技四院在推动固体火箭发动机向民用航天领域拓展进程中的又一里程碑事件。

  “虽然固体运载火箭技术在中国才刚起步,但短短几年时间里,实现了分段式发动机从无到有、从小到大。”航天科技四院41所首席专家、固体运载发动机总设计师王健儒表示,后续,四院将重点从复合材料、推进剂等成本占比高的方面入手,在设计源头上采用低成本设计方法、设计思路,简化工艺、提高效率,让固体发动机不仅做到安全可靠而且“质优价廉”、好用耐用。

  谈及运用前景,王健儒指出,未来,3米发动机应用于重型运载火箭固体助推器中,可实现近地轨道运载能力达到100吨以上,满足中国载人登月、深空探索的发展需求。四院将进一步加大攻关力度、加快研制步伐,系统规划中国大型固体发动机的型谱化发展,稳步提升其技术成熟度,全力推进固体技术在中国未来新型运载火箭中的应用,助力中国人把视野拓展到更为遥远的星宇深空。(完)


我国推力最大分段式固体火箭发动机试车成功

2016年08月02日16:24  来源:人民网-科技频道

人民网北京8月2日电(赵竹青 荣元昭)今天下午,由中国航天科技集团四院自主研制的我国直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机——民用航天3米2分段大型固体火箭助推发动机地面热试车圆满成功。试验的成功,进一步验证了我国大型分段式固体火箭发动机设计方案及其关键技术,标志着中国已经掌握大型固体火箭助推发动机关键技术,也表明我国新一代运载火箭固体助推技术又向前迈进了一大步。

据了解,随着人类和平利用太空步伐的不断加快、深空探测领域的进一步拓展,世界主要航天大国都在致力于加快发展重型运载火箭技术和捆绑固体助推器的大型运载火箭技术。由于固体助推发动机具有结构简单、可靠性高和机动性好等优势,采用固体助推器与液体芯级发动机组合,可以充分发挥固体大推力、液体长时间高比冲的技术优点,从而实现运载火箭动力系统技术性与经济性的完美结合。国外大型运载火箭大都把固体动力作为主要动力之一,而我国在此领域尚属空白,与国际先进水平差距明显。

直径3米分段式固体助推发动机是四院固体火箭发动机家族中名副其实的“大力士”。2013年底,民用航天3米2分段大型固体助推技术集成演示验证项目正式获得国家立项。研制人员顺利攻克了大直径固体发动机燃烧室分段对接技术、长时间工作喷管热结构设计技术、分段式固体发动机燃烧稳定性技术等多项重大关键技术及40余项技术难点,采用并验证了新工艺10余项,建立了新的测试与试验方法20余项,形成技术专利10多项。

直径3米发动机的研制成功,使我国大型固体发动机自主创新的研制能力和水平得到进一步提升。大尺寸复合材料核心构件研制和成型能力大幅提升,高精度设计仿真能力作用充分发挥,绿色环保绝热材料首次使用,新型高效率绝热层成型与固化工艺取得实质性突破,全部原材料、制造设备实现国产化。四院表示,后续将重点从复合材料、推进剂等成本占比高的方面入手,在设计源头上采用低成本设计方法、设计思路,简化工艺、提高效率,让固体发动机不仅做到安全可靠而且“质优价廉”、好用耐用。

未来,3米发动机应用于重型运载火箭固体助推器中,可实现近地轨道运载能力达到100吨以上,满足我国载人登月、深空探索的发展需求。


[新闻直播间]我国最大航天固体动力发动机点火成功


http://tv.cctv.com/2016/08/02/VIDEl2SBUTXkwko5XRLaKjoe160802.shtml

http://news.cctv.com/2016/08/02/VIDEtmYAxVimfaR1qPgMcmOE160802.shtml

https://www.youtube.com/watch?v=U9ksKdlAw2A

https://www.youtube.com/watch?v=O5PPsKij6Sk


8月2日今下午14点进行的点火测试,14:21央视报道的新闻。


我国直径最大的固体火箭发动机今日(2日)试车成功

2016-08-02 14:47:00 来源:央广网

  央广网西安8月2日消息(记者刘涛)据中国之声《央广新闻》报道,今天下午14点,中国航天科技集团公司第四研究院研制的直径3米大型固体火箭助推发动机取得地面热试车成功。这是国内迄今为止直径最大、工作时间最长、动力最强的固体火箭发动机。它的试车成功,标志着我国掌握了大型固体火箭助推发动机的关键技术。

  一直以来,固体火箭发动机以结构简单、研制周期短和推力大等独有的优势,在大国重器的制造中扮演着重要角色,是一个国家综合国力的体现。我们国家的运载火箭目前还主要以液体动力为主,以固体燃料作为动力的发动机规模还相对较小,但进步很快。从国际上来看,目前美国、欧洲、印度、日本都在大力发展大推力固体发动机作为飞行器的助推器。特别是美、欧、印都研制成功了直径3米以上的大推力分段式固体发动机,而且都已经试飞成功。

  在固体发动机研制领域,直径能否达到3米是一个分水岭。此前,我国最大的固体火箭发动机直径只有2米,因此体积相对比较小,推力也就相对较小。从2014年开始,中国航天科技集团公司第四研究院组织研究团队,着手开发直径3米、推力达150吨的固体火箭发动机。刚才,我们在监控室里亲眼目睹了这台大推力发动机的试车成功,也见证了我国固体火箭发动机在设计制造技术上实现了一个里程碑式的跨越。我国也因此成为了世界上大型固体发动机俱乐部中的一员。

  此前,大型固体固体火箭发动机设计制造的关键技术一直被牢牢掌握在外国人手中,因此,在这台直径3米的固体火箭发动机研制过程中,航天科技四院的研究团队费了不少脑筋。中国之声记者此前专访了该型号发动机总设计师王健儒。

  1978年出生的的王健儒还不到40岁,却已在固体火箭发动机领域打磨了十多个年头,是我国固体运载动力技术的领军人物之一。2014年起,他带领不到20人的研究团队,开始向制造出“直径3米固体发动机”的目标努力。由于经验上的空白,遇到的困难可想而知。

  王健儒介绍说:“之前的固体发动机基本上都是围绕2米直径以内规模的设计制造,这次直接提到3米直径,跨的台阶还是比较大的。比如壳体的焊接,因为直径大了以后整个焊缝就非常长,要确保焊缝百分之百质量可靠,没有任何缺陷,这样的要求在工艺过程中怎么去保证,难度是非常大的。燃烧室的一些分段对接、绝热技术,难度也非常大。研制过程中,由于‘大’带来一些意想不到的问题,加工厂里边前前后后花了很大的精力,通过缩比实验去探索,最终能保证一次性成功还是非常不容易的。”

  今天,我国首台直径3米固体火箭发动机终于取得地面热试车成功。王健儒说,这仅仅是这个大家伙正式问世前的“中考”,接下来,还有一次“高考”等待着它。

  王健儒说:“从本身的研制流程上来讲,固体发动机主要有两个大的节点。一是考核技术方案正确性的一次实验,就是一般定义为发动机首台地面热试车考核。重点考核设计方案的正确性、合理性,以及所用材料、工艺的性能能不能达到设计要求。第二个节点是随着产品进一步成熟,研制工作进一步深入,就到飞行考核,重点考核的是整个发动机飞行的性能,包括环境适应性,比如高温、低温等飞行条件下的工作性能怎么样。主要是这两大节点。相当于固体发动机从没有到最后,产品的成熟要过两个大坎。”(录音止)


2016年8月2日,我国自主研制的首台3米直径航天固体发动机,在西安完成首次点火实验,这是我国迄今为止最大的航天固体发动机,未来核心技术将应用于我国大型火箭和重型运载火箭,标志着我国航天运载能力的发展进入新阶段。


2016.06.17国内最大直径发动机完成装药

          近日,我院也是国内迄今最大的直径分段发动机后段在7416厂成东新厂区完成装药生产,这也是该厂新区首次承担的正式装药任务。此次生产的顺利完成,不仅为该发动机后续试车任务的有序推进奠定了基础,也进一步验证了装药新厂区的设计方案及多项关键设备的考核指标,对推动我院战略转型、拓展能力具有里程碑意义。

         此次装药使用的国内最大立式混合机由我院自主研制,系统把安全性、实用性、先进性、可靠性的要求放在第一位,其各项性能能够满足未来重型运载固体助推器和特种原材料推进剂生产的需求。该设备的研制成功,填补了我国超大型立式混合机空白,提升了我院乃至我国复合固体推进剂的整体生产制造水平及航天系统大型非标装备的加工和装配能力。


       2016年5月13日,国防科工局吴艳华副局长一行到四院调研运载火箭用固体发动机研制工作情况。国防科工局系统工程一司司长李国平、探月与航天工程中心主任刘继忠、省国防科工办副书记刘普选、集团公司总工程师孙为钢、一院党委书记郝照平等有关领导陪同调研,四院院长田维平、党委书记张康助、副院长高波,以及型号两总、部门、厂所有关负责人参加了调研会议。

       吴艳华一行参观了四院固体发动机装药总装新区及固体发动机试验新区,现场了解了固体发动机研制攻关情况,以及四院固体动力能力建设情况,听取了四院运载火箭用固体发动机研制工作汇报,充分肯定了四院在运载用大型固体助推发动机关键技术攻关方面取得的成绩。

       针对后续工作,吴副局长提出了三点具体要求:一是要以推动固体动力实现军民融合发展为目标,以国家开展重型运载火箭、新一代中型捆绑火箭的方案论证为契机,加强与专家及上级机关和总体单位的沟通汇报,认真做好关键技术深化论证工作,系统谋划好我国大型固体发动机技术未来发展。二是要主动对标一流,借助国家重大创新项目,抓紧开展运载用大型固体火箭发动机的核心技术攻关工作,特别是要瞄准重型运载火箭对大型固体助推发动机的需求,积极开展项目论证及课题申报,多渠道筹集经费,推动核心关键技术攻关,为立项做好充足技术储备。三是加快推动大型固体发动机工程应用,要充分利用现有各方资源,加快推进大型固体助推发动机研制工作,要注重现有技术的延伸应用,统筹考虑好发动机先进性、经济性和使用性,不断提升发动机技术成熟度和竞争力,为实现发动机体系化、组合化发展,为推动航天运载火箭固体动力技术发展提供重要支撑。


2015.08

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