北理工科技為長(zhǎng)征五號(hào)首飛編織“火焰尾翼”
2016-11-10 10:41:59新浪教育
11月3日，我國(guó)研制的起飛規(guī)模最大、技術(shù)跨度最大、運(yùn)載能力最大的新一代大型運(yùn)載火箭——“長(zhǎng)征五號(hào)”在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛。此次成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)航天總體技術(shù)躋身世界一流行列。在此次火箭發(fā)射任務(wù)中，北理工科研團(tuán)隊(duì)及科技成果發(fā)揮了關(guān)鍵作用，宇航學(xué)院姜毅教授帶領(lǐng)的發(fā)射氣體動(dòng)力學(xué)課題組圓滿完成發(fā)射場(chǎng)導(dǎo)流槽研制保障任務(wù)，為長(zhǎng)征五號(hào)新型運(yùn)載火箭成功發(fā)射編織出絢麗的“火焰尾翼”，為我國(guó)新一代航天發(fā)射場(chǎng)的建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。
發(fā)射塔及底部導(dǎo)流槽
導(dǎo)流槽位于火箭發(fā)射塔最下端，是航天發(fā)射場(chǎng)最具技術(shù)含量的基礎(chǔ)保障設(shè)施�；鸺诎l(fā)射時(shí)會(huì)噴出超高溫高速的火焰，如果導(dǎo)排不暢，反射的燃?xì)饬鲿?huì)對(duì)發(fā)射設(shè)施和火箭尾部產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致發(fā)射失敗。因此，必須在火箭底部?jī)蓚?cè)采取導(dǎo)流措施，將高溫的燃?xì)鈱?dǎo)至遠(yuǎn)離發(fā)射架的地方。作為中國(guó)最新和最先進(jìn)的海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)，在建設(shè)之初就定位于滿足新一代大推力運(yùn)載火箭的發(fā)射要求，發(fā)射場(chǎng)導(dǎo)流槽的設(shè)計(jì)也成為最重要的技術(shù)攻關(guān)。
文昌發(fā)射場(chǎng)總體設(shè)計(jì)單位經(jīng)過(guò)多年對(duì)國(guó)內(nèi)各著名研究所及高校研究機(jī)構(gòu)的認(rèn)真調(diào)研，鑒于姜毅教授曾參與完成我國(guó)酒泉、西昌等載人航天發(fā)射場(chǎng)導(dǎo)流槽研究和設(shè)計(jì)，不僅在相關(guān)理論分析等基礎(chǔ)研究方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且具備豐富的工程化經(jīng)驗(yàn)與過(guò)硬的保障實(shí)力。值得一提的是，團(tuán)隊(duì)不拘泥于已有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，始終保持銳意創(chuàng)新的進(jìn)取精神，憑借首創(chuàng)的“向燃?xì)饬鲊娝?rdquo;的關(guān)鍵技術(shù)理論突破，征服了總體設(shè)計(jì)單位。最終，北京理工大學(xué)(分?jǐn)?shù)線,專業(yè)設(shè)置)成為新型航天發(fā)射場(chǎng)導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)的唯一合作單位，姜毅教授團(tuán)隊(duì)被選為唯一合作者，參與了我國(guó)新一代運(yùn)載火箭導(dǎo)流槽理論研究和試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
“長(zhǎng)征五號(hào)與現(xiàn)役運(yùn)載火箭相比，無(wú)論在推力、參數(shù)、溫度、速度、火焰長(zhǎng)度方面，還是在點(diǎn)火后火箭在發(fā)射臺(tái)上的停留時(shí)間等方面，都有大幅度增長(zhǎng)，為火箭的發(fā)射帶來(lái)空前的技術(shù)難題，”姜毅教授介紹到。如何有效降低運(yùn)載火箭發(fā)射時(shí)燃?xì)馍淞饕鸬南嚓P(guān)效應(yīng)，是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭發(fā)射場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。
向燃?xì)饬鲊娝囼?yàn)
北理工配合發(fā)射場(chǎng)總體設(shè)計(jì)單位，用“火中澆水”的大膽創(chuàng)新，為我國(guó)新一代運(yùn)載火箭導(dǎo)流槽理論研究和試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)書寫了漂亮的答卷。姜毅教授帶領(lǐng)7名博士生通過(guò)縮比噴水試驗(yàn)，證明了通過(guò)向火箭燃?xì)饬鲊娝梢源蠓冉档腿細(xì)馍淞骱诵膮^(qū)長(zhǎng)度，為降低導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)深度提供了重要的科學(xué)依據(jù)，為工程建設(shè)節(jié)約大量成本。團(tuán)隊(duì)還完成了向高溫高速燃?xì)馍淞鲊娝亩喾N工況數(shù)值模擬，建立了數(shù)值計(jì)算模型，為導(dǎo)流槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作提供了一種高效的技術(shù)途徑。
據(jù)姜毅教授介紹，“新一代航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射工位必須做到可以兼容發(fā)射各種大推力新一代運(yùn)載火箭的要求，設(shè)計(jì)出適應(yīng)性強(qiáng)的導(dǎo)流系統(tǒng)，是我國(guó)新一代航天發(fā)射場(chǎng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一”。為適應(yīng)長(zhǎng)征五號(hào)嚴(yán)苛的發(fā)射需求，在時(shí)間緊、任務(wù)重的艱難背景下，姜毅課題組充分發(fā)揚(yáng)了北理工人攻堅(jiān)克難的科研品質(zhì)，經(jīng)過(guò)不懈努力，提出了導(dǎo)流槽出口雙弧面設(shè)計(jì)技術(shù)，有效降低了燃?xì)饬鲗?duì)運(yùn)載火箭的影響，并通過(guò)理論和試驗(yàn)證明了該項(xiàng)技術(shù)的有效性，最終在文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射核心區(qū)的實(shí)際導(dǎo)流槽建設(shè)中的到了成功應(yīng)用，圓滿完成了導(dǎo)流槽優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論分析任務(wù)，以保證長(zhǎng)征五號(hào)的順利發(fā)射。
