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嫦娥三号7500牛发动机试验百余次测试6

2019-03-05 06:14:42

漫漫38万公里之路,嫦娥三号此次能够顺利抵达,探测器上的发动机起到了关键作用。

嫦娥三号探测器上有很多台发动机,而其中7500牛变推力发动机直接决定着嫦娥三号奔月与落月的成败,且没有备份。

7500牛发动机的研制难在哪?嫦娥三号推进系统主任设计师金广明用数据对比给出了答案。他介绍,一般卫星的发动机最大推力只有490牛,神舟系列载人飞船发动机的推力也只有2500牛,由此看出7500牛发动机与以往航天器上的发动机相比绝对是个“大家伙”。

金广明强调,7500牛发动机的研制难度不仅仅是推力的大幅增加,更大的难度是要突破大范围变推力、高精度控制、高性能长寿命等关键技术。只有攻克了这些关键技术,才能为探测器中途修正、近月制动、落月软着陆等提供安全保障。其研制难度也是美俄等航天强国公认的。

此次嫦娥三号任务,7500牛发动机是首次运用于探测器上,在以7500牛状态工作时,追求性能最优;在1500牛~5000牛工作时,要确保任意推力可调的绝对可靠。在探测器奔月过程中,7500牛发动机要经过点火,为探测器校正轨道,验证发动机能否正常工作;抵达近月点时再次点火,推动探测器变轨,使其进入环月轨道。

落月时,7500牛发动机根据预定设计,

嫦娥三号7500牛发动机试验百余次测试6

进行变推力调节工作,这就要求发动机必须灵活地调节动力,让探测器平稳地落到月面,落月过程须自主完成不受地面控制,发动机经受的考验无疑是巨大的。

为了确保发动机完成奔月与落月任务,从“九五”开始,六院就开始研制变推力发动机。2008年,六院正式开始了7500牛变推力发动机的工程研制。嫦娥三号探测器转场前,六院院长谭永华曾信心满满地承诺:“我们对7500牛发动机完成探月任务有信心。”

之所以有这样的底气,是因为在多年的研制过程中,发动机的相关试验就进行了100多次,点火试验累计达到6万多秒,就是为了发动机在轨工作的1200秒不出任何问题。

研制7500牛发动机经历了太多坎坷。首先的难关就是控制重量。金广明说,这么大推力,为了追求高性能,研制人员都希望能把发动机喷管做得大些。然而受到重量、结构尺寸等条件限制,发动机设计上必须进行综合优化。由于探测器上有为完成落月动作而设计的“四条腿”,即着陆缓冲系统。如果发动机设计在探测器的下方,势必要把“着陆腿”加长,而这样,又容易带来着陆不稳等新问题。

其次,发动机工作时,需要对外大量散热。为了不影响探测器上仪器设备的正常工作,必须用隔热屏隔热,但这又会影响到发动机的散热,使发动机的可靠性受到影响。因此,研制人员只能煞费苦心地通过优化设计、试验验证、设计改进来一步步解决这一难题。

另外,发动机推力室喷管采用特殊合金材料,内、外涂高温抗氧化剂涂层,壁身最薄处仅零点几毫米。由于喷管为变壁厚、变型面的特型结构,为了确保喷管型面的精确,采用了整体成型、整体加工的方式,堪称科技与工艺的完美结合。(许斌 中国航天报)

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