近十年来,我国航天事业蓬勃发展,取得了巨大成果,如组建北斗,搭建空间站,追星探月等这些大工程,而这些工程的实现,都离不开火箭,特别是长征系列火箭。

长征火箭是我国航天发射的绝对主力。1970年4月24日发射的“东方红一号”卫星是其首次飞行,52年间,长征系列运载火箭实施了我国92%的航天发射任务,先后将700余个航天器送入太空,发射成功率为96%。

长征1号火箭试车时间(长征火箭超高发射成功率)(1)

我国航天目前已进入高密度发射常态化阶段。在高密度发射的同时,也一直保持着相当高的成功率。

从最近两年数据来看

2021全年长征火箭48次发射,成功率100%。

2022全年长征火箭53次发射,成功率100%。

2023年截至目前,长征火箭发射4次,成功率100%。

长征1号火箭试车时间(长征火箭超高发射成功率)(2)

长征火箭

在火箭箭体中,火箭发动机被称为火箭的"心脏",可见发动机的重要性。

而测试火箭发动机的“幕后英雄”,就是火箭发动机试车台,关心航天的朋友可能从媒体上经常看到或听到,某某火箭发动机“试车”成功,这个“试车”通常指的就是火箭发动机在试车台上测试。

火箭发动机试车台作用

发动机试车台是液体火箭发动机研制过程中至关重要的专有基础保障设施,任何设计,都必须在试车台进行试验,才能验证发动机的可靠性、安全性以及各项参数指标是否达到了设计要求。

火箭发动机试车台,就是火箭发动机进行试验的地方,相当于一个小型火箭发射场,试车的每一步,都完成模拟真正的点火过程。只有在试车台上通过验证的火箭发动机,才能投入批量生产和进行发射。

火箭发动机试车台分主要分为三类:

1.专为试车修建的试车台:有的可以在试车的同时进行一些环境试验,但不能用来发射。

备有推进剂贮箱的火箭试车台也能用于发动机试车。试车台由台体、控制中心、测量中心和保障设施组成。

试车台的保障设备与发射的保障设施相似。

2.与发射场结合在一起的试车台:既可用来试车,也可用来发射。这种试车台台体上装有构造特殊的支撑装置,

在试车时它能把点火后的火箭系留在台上,而在发射时又能释放火箭。试车和发射同用一套地面设施,可以节省大量经费。

3.高空试车台和真空试车台

高空试车台和真空试车台,主要针对一二级火箭,当然针对火箭或者航天器上的姿态控制发动机还有相应的姿轨控制试车台小分类。

我国目前主要的火箭试车台

航天六院有两个大型火箭发动机试车台。

1.一个是位于我国秦岭,陕西抱龙峪浅山沟的901试车台,专为试车台修建的常规液体火箭发动机试车台,曾经是亚洲最大的液体火箭发动机试车台,承担过400多台发动机的试车任务。

2.另一台是铜川试验区大推力发动机试车台,最大可试车500吨液氧煤油发动机,是美、俄两国之外世界上最大的液体火箭发动机试车台。

于2021年12月开工建设,建成后将成为亚洲最大的液体火箭发动机试车台,为我国载人登月、深空探测和天地往返等重大航天工程的顺利实施奠定基础。。

此外,六院还拥有全国最大、系统最全的泵水试验室、全国最好的气门液流试验室、全国唯一的液体火箭发动机基本理论实验室。

试车台测试火箭发动机的大概过程

文中简单介绍下秦岭深处的液体火箭发动机试车台,测试我国首台泵后摆火箭发动机的一个大概过程。

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我国首台泵后摆火箭发动机

秦岭深处的发动机试车台,其最大承载能力为500吨,多项技术达到世界先进水平,是我国自主建造设计的火箭发动机试车台,主要用于测试液体火箭发动机,目前已经成功完成长征六号,7号,5号运载火箭的核心动力试车。

试车台有四根形似牛腿的巨型静架,有些发动机点火试车时,推力达到120吨以上,四根巨型静架能将发动机牢牢按住。

2017-06-04,我国首台泵后摆火箭发动机就在这测试。工程师测试时,会给火箭发动机装上采集压力,温度,流量的传感器,总共319个传感器,借助它们,发动机运转的每一个动作细节,工程师都能完成掌握。这套我国工程师研发的火箭发动机传感器系统,全世界只有中国,美国,俄罗斯才有。

在点火前,工程师要先做一次摆动试验,通过传感器,测量出泵后摆的振动频率,在点火的时候,可以避开发动机与试车台的共振频率。

第一次综合测试,点火试验将持续50秒,泵后摆发动机速高达两万转,3000度摄氏度的高温。在火箭发动机的内部,点火时的瞬间压力会达到120吨,这个压力,相当于将黄浦江的水,打到高海拔的青藏高原。

从点火开始到形成最大推力,只需2秒钟,整个试验台架在强烈的震动中稳如泰山。

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秦岭深处的发动机试车台测试中

试车时间50秒,泵后摆所有部件完美运转,我国首台泵后摆大推力火箭发动机研制成功。

泵后摆大推力火箭发动机研制的成功,让我国成为世界上第二个掌握泵后摆核心技术的国家,意味着在载人登月方面,已经掌握了基本的技术条件,中国的科技每上升一步,都是国人的骄傲!

已停用的火箭发动机试车台

1965年1月,067基地在陕西宝鸡市秦岭深处的凤县选址开始建设。1969年6月,历经4年建设,067基地建成投产。

067基地建成了当时亚洲最大、水平先进的大型液体火箭发动机试车台一号台和二号台。

1993年,随着国家国防建设布局地调整,067基地整体调迁至西安,2001年,经国务院批准,更名中国航天科技集团第六研究院。2019年12月,工业和信息化部公布第三批国家工业遗产名单,凤县“红光沟航天六院旧址”成功入选。

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红光沟航天六院旧址

7013工程液体火箭发动机试车台,位于浙江省湖州市吴兴区南门外钓鱼台,始建于1970年,作为我国重要的大型多功能运载火箭液体发动机试车台,见证了中国航天从无到有、从小到大、从弱到强的奋斗史。

1994年7月,由于任务调整,当时的航天系统管理机关决定将试车台“暂以封存”。

2020年9月,试车台被航天科技集团命名为“集团公司航天精神教育基地”。

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7013工程液体火箭发动机试车台

难于想像,我国的建设者们,在那个年代,那种艰苦条件下建造出如此先进的火箭发动机试车台,他们的奉献和精神将永存。

民营航天公司火箭发动机试车台

北京天兵科技有限公司火箭发动机试车台,2020年12月建成。

这个试车台是目前全球最大的新一代常温无毒HCP液体火箭发动机热试车台,也是国内稀缺的百吨级火箭发动机试车台之一。

试车台建设在旧矿山内,既满足了发动机试车过程的安全、环保和降噪等需求,同时又开创了一条新的矿山修复利用之路,是“绿水青山”工程的有益探索。

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蓝箭航天火箭发动机试车台,2018年09月建成,位于浙江省湖州经济技术开发区美女山。

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蓝箭航天火箭发动机试车台

因为制造发动机的过程中需要不断做热试验,为了保证研发进度,不被实验环境局限,自建试车台就显得非常重要。

目前市场上已有的试验设施资源有限,以我国最近几年的发射频率,国家队自己用都排不过来,所以航天民企十分有必要自建试车台来实现发动机和火箭的量产。

写在最后

我国航天,不仅在火箭发射方面取得傲人成绩,在太空探索方面,也颇有建树,2020年7月的火星探测器一飞冲天,天问一号一次性完成“绕、落、巡”三大任务,让世界震惊,见到了我国的航天实力,反映出中国航天的高速发展和综合国力的快速提升。

几十年来,一代代中国航天人埋头苦干,不畏难、不气馁,推动我国航天科技从无到有、从弱到强,不断刷新纪录,谱写了追赶、并跑、超越的奇迹。

我国持续加强自主创新、不断攻克关键核心技术,探索太空的脚步将会迈得更稳、更远。

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