世界最大推力固體火箭發動機試車成功,鎢鉬業功不可沒!

2021年10月19日11時30分,我國自主研製的目前世界上推力最大、沖質比最高、可工程化應用的整體式固體火箭發動機在西安試車成功,這標志著我國固體運載能力實現大幅提升,對推動未來大型、重型運載火箭技術的發展具有重要意義。

世界最大推力固體火箭發動機試車成功鎢鉬業功不可沒圖片

固體火箭發動機的研製成功,除了凝聚著無數科學家的辛勤汗水和智慧結晶之外,還離不開衆多化學材料如鎢、鉬製品的貢獻。

固體火箭發動機是一種使用固體推進劑的化學火箭發動機,主要由殼體、藥柱、燃燒室、噴管組件和點火裝置等組成。由于推進劑燃燒時,燃燒室須承受3200度左右的高溫和2×10^7bar左右的高壓,再考慮到其是航天器的組件之一,所以須采用重量較輕的高强度高溫合金材料如鉬基合金或鈦基合金製成。

鉬基合金是一種以鉬爲基體加入其他元素如鈦、鋯、鉿、鎢及稀土等而構成的有色合金,具有優异的耐高溫、耐高壓和耐腐蝕性能,且比鎢更容易加工和重量更小,因此更適合應用于燃燒室中。不過,鉬基合金的抗高溫能力和其他性能通常不及鎢基合金,所以火箭發動機的一些部件如喉襯、點火管等仍需要用鎢基合金材料進行生産。

世界最大推力固體火箭發動機試車成功鎢鉬業功不可沒圖片

喉襯是固體火箭發動機噴管喉部的內襯材料,因工作環境較爲惡劣,所以其也應具備與燃料室材料和點火管材料相似的性能,一般采用鎢銅複合材料製成。鎢銅材料是一種自發汗冷却型的金屬材料,能有效避免高溫時出現體積變形和性能變化的情况。其發汗製冷的原理是高溫下合金中的銅會被液化蒸發,進而大量吸收熱量,降低材料的表面溫度。

點火管是發動機點火裝置的重要部件之一,一般安裝在噴火器槍口,不過需要深入到燃燒室中,所以就要求其組成材料應具備極爲優秀的耐高溫和耐燒蝕性能。鎢基合金因有高熔點、高强度、耐衝擊和低體積膨脹係數等優良特性,而成爲製造點火管的優選材料之一。

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由此可見,固體火箭發動機的試車成功,鎢鉬業功不可沒!據中鎢在綫瞭解,此次試車的發動機由中國航天科技集團第四研究院研製,直徑3.5米,推力達500噸,采用高性能纖維複合材料殼體、高裝填整體澆注成型燃燒室、超大尺寸噴管等多項先進技術,發動機綜合性能達到世界領先水平。

值得一說的是,今年我國已實行了兩次載人飛船發射,即2021年6月17日9時22分,搭載神舟12號載人飛船的長征2F運載火箭發射,順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空;2021年10月16日0時23分,搭載神舟13號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭發射,順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空。

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