2022年12月9日14時35分,我國太原衛(wèi)星發(fā)射中心在黃海海域使用捷龍三號遙一運載火箭,采用“一箭十四星”方式,成功將吉林一號高分03D47-50星、東坡08-10星等14 顆衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。捷龍三號運載火箭全部四級固體發(fā)動機由位于陜西的航天四院研制。
航天界常言的“運載火箭的能力有多大,航天的舞臺就有多大”,充分說明運載火箭對重新進入太空的重要性。同樣,業(yè)界的另外一句行話“航天發(fā)展,動力先行”,則進一步詮釋了動力系統(tǒng)作為運載火箭“心臟”的重要性。
2021年10月,由中國航天科技集團有限公司第四研究院(以下簡稱“航天四院”)自主研制,目前世界上推力最大、工作時間最長、沖質(zhì)比最高、可工程化應(yīng)用的500噸推力固體火箭發(fā)動機地面熱試車獲得圓滿成功。該款固體火箭發(fā)動機直徑3.5米,推力可達500噸,裝藥量150噸,是世界上推力最大、裝藥量也最大的整體式固體火箭發(fā)動機。以往固體火箭發(fā)動機的裝藥量大多在幾噸至幾十噸,上百噸級別的少之又少。
火箭推力的提升,對人類太空探索事業(yè)的發(fā)展有至關(guān)重要的意義,因為只有推力足夠大,才能將足夠多的載荷送入太空。作為航天運載火箭的重要組成之一,固體運載火箭由于結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易實現(xiàn)大推力、發(fā)射準備時間短、使用維護簡單、可長時間儲存等優(yōu)勢,在世界各國航天運載技術(shù)發(fā)展中占據(jù)重要地位,發(fā)揮著重要作用。
經(jīng)過多年發(fā)展,我國固體運載事業(yè)和大型固體火箭發(fā)動機技術(shù)從無到有、從小到大、從弱到強,取得了一系列成果,實現(xiàn)了直徑從2米到3.5米及以上,推力從 120噸到 500噸的躍升。一項項成果的背后,是一個個勇于登攀、敢于挑戰(zhàn)、勤于創(chuàng)新的奮斗足跡。
航天發(fā)展,動力先行。“十一五”時期,航天四院瞄準世界航天發(fā)展前沿和運載火箭對大推力高性能固體火箭發(fā)動機的技術(shù)需求,立足“整體式”和“分段式”兩條技術(shù)路線,先期開展了大型固體火箭發(fā)動機的研究攻關(guān)。
2009年,航天四院成功研制了直徑2米、推力120噸、當時國內(nèi)最大的整體式固體火箭發(fā)動機,直接推動了長征系列火箭中第一型全固體運載火箭——長征十一號火箭的立項研制,成為中國固體動力邁向宇航運載領(lǐng)域的重要里程碑。
2019年,為進一步提升固體運載能力和商業(yè)航天市場競爭力,航天四院自主研制成功了直徑2.6米、推力200噸的整體式固體火箭發(fā)動機,進一步提升中國航天固體動力運載能力的同時,也推動了捷龍三號火箭的立項研制。
整體式固體火箭發(fā)動機發(fā)展的同時,分段式發(fā)動機的攻關(guān)腳步也從未停歇。
2012年,隨著分段對接技術(shù)的不斷成熟,航天四院在120噸整體式大推力發(fā)動機的基礎(chǔ)上,成功進行了直徑2米分段式發(fā)動機地面熱試車。成功驗證了固體發(fā)動機分段對接技術(shù),也直接推動了中國首型捆綁固體助推器運載火箭——長征六號改火箭的立項研制。
此后,直徑3米、3.2米分段式發(fā)動機相繼試車成功,分段對接技術(shù)不斷發(fā)展,技術(shù)成熟度快速提升。
2020年,中國自主研制的直徑最大、裝藥量最大、工作時間最長的固體分段式助推器——民用航天3.2米3分段大型固體火箭發(fā)動機地面熱試車的圓滿成功,極大提升了中國大型固體火箭發(fā)動機的技術(shù)和能力水平。
2021年10月,由航天四院自主研制的整體式500噸整體式固體火箭發(fā)動機地面熱試車獲得圓滿成功,標志著中國整體式固體發(fā)動機推力“120噸、200噸、500噸”三步走計劃全面實現(xiàn),打通了中國千噸級推力固體火箭發(fā)動機發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)鏈路。
對于500噸推力的火箭發(fā)動機,其巨大威力可通過將其與汽車比較來理解。一輛普通汽車的重量為1.5噸左右,而500噸的推力意味著它可以瞬間推動300多輛汽車,其推力之大可見一斑。
航天四院研制的500噸推力固體火箭發(fā)動機被認為是世界上沖質(zhì)比最高的發(fā)動機。這一成就標志著中國在固體火箭發(fā)動機領(lǐng)域取得了非凡的突破,并對于推動未來大型、重型運載火箭技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。
隨著中國國力的日益強大,中國在太空領(lǐng)域有著長遠眼光,將持續(xù)加大宇宙探索的力度。500噸推力整體式固體火箭發(fā)動機,已經(jīng)為此奠定了良好的動力基礎(chǔ)?;?00噸推力整體式固體火箭發(fā)動機,航天四院已經(jīng)開啟直徑3.5米級分段發(fā)動機的研究,通過燃燒室多段組合,其最大推力將達到千噸級。這將應(yīng)用于大型、重型運載火箭的固體助推器中,以滿足我國空間裝備、載人登月、深空探索等航天活動的不同發(fā)展需求,為建立國內(nèi)固體和液體運載火箭共同支撐的完善的航天運輸系統(tǒng),提供更強大和更有力的動力支持。