第6章 推举航天强国梦的强大引擎
航天界有一句话,叫“发展航天,动力先行”,讲的就是动力对于航天事业发展的重要性。航天技术的不断发展,在很大程度上取决于火箭动力技术的发展。火箭发动机技术是航天高技术的重要组成部分,它在火箭上的地位,有如心脏在人体中的地位,因此,发动机也被誉为火箭的“心脏”。
正是因为发动机这颗火箭心脏强劲可靠的搏动,产生了推举火箭飞行发射的强大推动力,才能以雷霆万钧之势,推举火箭拔地腾飞,冲破地球引力的束缚,并达到预定的高度,使航天器准确进入预定轨道。因此,火箭发动机工作的可靠性,直接关系到火箭发射的成功。
火箭发动机的能力提升与技术进步与否,不仅决定了运载火箭的能力大小和性能高低,同时也直接影响了航天运载器的发展。没有先进的液体火箭发动机就没有先进的航天器。火箭发动机技术的发展。仍将是影响航天运载器发展的主要因素。世界各主要航天大国为不断提高探索太空的能力,都将液体火箭发动机技术的发展放在本国航天事业的首位。
不驰于空想,不骛于虚空。在研制液体火箭发动机的漫漫岁月里,航天六院人克服重重困难,打破国外技术封锁,经历了一条从仿制到自行设计、独立研制的发展道路,取得了举世瞩目的累累硕果。
航天六院先后研制成功的采用常规低温推进剂(液氧、酒精)、高能常温推进剂(硝酸/偏二甲肼、四氧化二氮/偏二甲肼或一甲基肼)和高能低温推进剂(液氧/液氢)的各种用途、不同型号的液体火箭发动机,为长征运载火箭技术和中国航天事业的发展做出了突出的贡献,使我国液体火箭发动机的能力跻身世界航天大国之列,基本达到美、俄、法等宇航先进国家同类发动机的水平,在国际上享有盛誉。
立足于未来国际航天发展趋势,为保持航天运输系统先进水平,我国规划了新一代运载火箭型型谱。2015~2016年,长征五号、长征六号、长征七号、长征十一号四型新一代长征系列运载火箭先后圆满完成首飞任务。两年内四型火箭首飞,是在国际航天领域前所未有的壮举,极大提升了我国进入空间的能力,使得运载能力和火箭性能达到现今世界先进水平。
在风雨兼程的研制过程中,航天六院科研团队坚持自主创新,攻克了液氧煤油发动机核心技术,填补了数十项具有自主知识产权的技术空白,使我国成为世界上第二个掌握高压补燃技术的国家,将我国长征火箭近地轨道的运载能力从之前的9.2吨提高到25吨,走出了一条有中国特色的液体火箭发动机自主创新研制之路,为我国成功进入空间领域提供了强大的动力支撑。
2016年6月25日,我国新一代中型运载火箭长征七号首飞成功,由航天六院研制交付的6台120吨级液氧煤油发动机和4台18吨级液氧煤油发动机推举升空。除此之外,航天六院提供了“太空摆渡车”主动力系统,即长征七号运载火箭上面级主发动机,其具有多次起动能力、长期在轨能力,使上面级运载器成为接力强劲的“太空摆渡车”,实现对空间载荷更广、更远的精准投送,达到对多个目标载荷“送货上门”的航天运载服务标准。
2016年11月3日,长征五号首飞成功,开启了我国深空探测的新时代。其动力系统为航天六院研制交付的120吨级液氧煤油发动机、50吨级氢氧发动机和9吨级膨胀循环氢氧发动机。其中,芯一级主动力50吨级氢氧发动机作为我国首台大推力、高性能、地面起动直接入轨的氢氧发动机,其研制成功填补了我国大推力氢氧发动机空白,具备绿色环保、运载高效、推力强劲、低温之最的特点,大幅提升了我国液体火箭推进技术的整体水平。
2020年12月22日,由航天六院提供助推、一级、二级发动机及辅助动力系统的长征八号运载火箭在文昌航天发射场点火起飞,以“一箭五星”的方式将5颗卫星送入预定轨道,首飞发射任务取得圆满成功,填补了我国太阳同步轨道航天器发射能力的空白。作为我国首款国家立项商业运载火箭,未来其将成为我国主力中型火箭,承担起商业发射的重任。此次发射也为未来火箭回收进行先期技术验证,为我国重复使用运载火箭的研制打下了坚实基础。
2021年3月12日,在中国文昌航天发射场,我国新一代中型高轨液体运载火箭——长征七号甲运载火箭,托举试验九号卫星刺破夜空,卫星顺利进入预定轨道,发射取得圆满成功。我国新一代中型运载火箭家族又添新成员,标志着我国新一代运载火箭型谱逐渐完善,中国航天进出空间的能力进一步加强。在长征系列新一代无毒无污染的火箭中,长七甲火箭是一型主要用于发射地球同步轨道卫星的三级火箭,全长60.1米,刷新了我国火箭的高度纪录。航天六院为承担此次发射任务的长七甲运载火箭提供了助推、一级、二级、三级发动机及辅助动力系统,推力涵盖40N至1200kN。目前我国现役主力运载火箭的地球同步转移轨道运力为5.5吨。长七甲运载火箭将此项运力提升到了7吨,填补了长三甲系列与长五之间的我国高轨运载能力空白。