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液体运载火箭“大血管”超低温输液破题
来源:北京经济技术开发区门户网站2020-12-01 10:02:29984次

成功挑战-183℃极端环境

当火箭飞行时,输送管路将贮箱里的推进剂源源不断地输送到发动机中,转化为动能,这个输送管路也被喻为运载火箭的“血管”。11月27日,从区内企业蓝箭航天传来喜讯,团队攻克朱雀二号液体运载火箭大口径低温液体输送管路设计、制造和试验验证难题,圆满完成了火箭一级液氧输送管路低温振动试验。

据介绍,朱雀二号一级液氧输送管路是目前国内运载火箭中跨度最大、规模最大的一根液体低温输送管路。一级液氧输送管路是朱雀二号火箭非常重要的一根动脉。有了这根管路,火箭一级氧箱中的液氧可以源源不断地被输送到发动机中。该管路与发动机直接相连,需要承受很大的强迫位移、接近200℃的温差以及极端的水击压力;另一方面,由于跨距大,涉及振动的正反相位,又要对结构重量进行控制。这要求输送管同时具备较强的空间变形能力与耐压耐振动能力,同时要耐较大温差,特别是应付-183℃的极端环境。

复杂的工作环境给设计、生产与试验带来严峻挑战。设计之初,工程师运用结合试验与数值仿真的方法,基于局部非线性动力学分析方法对产品结构静强度、低频动特性及高频随机振动进行详细分析,然后基于这些分析结果对输送管路系统进行疲劳耐久性分析,最终对补偿器及结构布局进行优化。并最终突破管路零部件三维标注和三维下厂制造技术,网套补偿器量化封网制造和试验验证技术,极端低温高压环境下的密封技术,补偿器空间多维补偿设计与运用问题等六大技术难题。

相关负责人介绍说,该输送管路经历了多个工况的振动试验,试验完成后管路状况良好、气密合格,完全符合飞行要求,试验圆满成功。朱雀二号是目前国内在研运力最大的液氧甲烷运载火箭,同时也是国内首款采用液氧甲烷动力的中型商业运载火箭。全箭总长49.5米,箭体直径3.35米,起飞推力268吨,起飞质量216吨, LEO运载能力6吨,并可通过芯级并联实现覆盖各类轨道发射能力。