“长征九号”核心设备,载重能力是“胖五”5倍,应用3D打印技术

3D打印快讯
2020
11/19
10:35
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来源:深蓝航迹

近年来,我国航天事业的飞速发展,离不开重型火箭技术的强力支持。特别是“天问一号”、“嫦娥五号”以及国产空间站项目方面,有着“胖五”外号的“长征五号”是不可或缺的中流砥柱。更为惊喜的是,近日央视新闻频道首次报道了我国在新型火箭涡轮泵领域的技术突破。据悉,后续改进型“长征五号”及新型超重型运载火箭“长征九号”都将应用这款新型设备。在火箭发动机“心脏”性能大幅度提升后,新一代超重型火箭的运载能力也将大幅度提高,有望达到“胖五”的5倍之多。

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按照央视新闻频道的报道,这款国产火箭涡轮泵创新采用了3D打印技术,在精度、强度、效率等各项性能方面大大提升。目前,少批量生产的火箭涡轮泵已经完成了3次试验论证,展现出一流的品质性能,距离正式定型量产仅有咫尺之遥。之所以说这项技术成果对于我国运载火箭技术的发展有着划时代意义,就是因为火箭涡轮泵不可替代的重要性。因为火箭的心脏部位在于发动机,而发动机的心脏部位就是涡轮泵。
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在火箭发动机的运转体系中,涡轮泵承担着增压功能,这种运转机制与心脏泵血的效果非常相似。当然,与心脏的规律性跳动相比,火箭发动机的动力需求更大,一般仅用几分钟就可以消耗数百吨燃料。在这样的前提下,涡轮泵必须拥有超强的功率。以俄制RD-170而言,其功率高达19.2万千瓦。其次,涡轮泵也是火箭不可缺少的高速旋转组件。有关数据显示,在各国发生的火箭发射事故中,一半以上是因为火箭涡轮泵出现故障。正是因为这个原因,涡轮泵制造和改进技术一直是世界性难题。

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以我国研制的新型火箭涡轮泵来说,它借助3D打印等前沿技术打破了传统制作工艺。过去,我国一直采用涡轮泵上涡轮盘的加工方式,按照从叶片加工到外圈叶冠焊接的模式加工制造涡轮泵。根据央视公布的画面显示,如今叶片和叶冠实现整体一次性加工,不仅大大提升了生产效率,而且可以进一步保证强度和可靠性。仅仅是在工期方面,原先的涡轮泵加工需要24小时连轴一个月完成,如今仅需3天。这款新型涡轮泵能够在自身保持轻量化设计的前提下,满足超重型火箭的动力需求,而且能够在高转速和高压力前提下保证密封性、安全性与稳定性,这也为提升火箭的载荷打下了坚实基础。

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在解决了最大技术难题之后,“长征九号”的设计建造也持续加速。按照航天专家的介绍,“长征九号”箭体芯级直径达9.5米,起飞质量近4200吨,最大起飞推力超5800吨,近地轨道运载能力高达140吨。毫不夸张的说,仅仅一枚“长征九号”火箭就可以一次性运载发射两艘载人飞船。这样的性能特点,很容易就让人联想到大名鼎鼎的美制“土星五号”。据悉,“长征九号”的关键技术攻关、方案深化阶段研制等工作已经在去年全部完成。其中,有高达800多项具体研制项目都在预定时间和经费范围内圆满完成。可以说,万事俱备、只欠东风。
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与此同时,我国也将以此为契机,进一步夯实在重型运载火箭领域的研发优势,为下一步开拓更广阔的航天事业蓄力加油。特别是在登月和火星探测以及探索更为遥远的外太空方面,“长征九号”将成为新一代主力载具。按照相关信息显示,如果一切顺利的话,我国有望在2028年左右完成“长征九号”首次发射。(舍娃)


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