大量采用3D打印，中科宇航“玄鳶一號”20噸級液氧煤油火箭發(fā)動機(jī)長程試車成功

來源：中科宇航

2022年5月12日-15日期間，中科宇航自主研發(fā)的“玄鳶一號”20噸級液氧煤油火箭發(fā)動機(jī)通過長程試車考核圓滿成功。據(jù)悉，該火箭發(fā)動機(jī)的渦輪泵、推力室、氣瓶等關(guān)鍵組件大量采用了全3D打印技術(shù)，大幅提升了生產(chǎn)效率。

本臺發(fā)動機(jī)在試驗(yàn)臺上先后經(jīng)歷了3次整機(jī)點(diǎn)火試車，三戰(zhàn)三捷。整機(jī)點(diǎn)火試車考核了發(fā)動機(jī)整機(jī)及各組件對長程工作的適應(yīng)性，獲得了發(fā)動機(jī)在不同工況下的工作特性。系統(tǒng)的起動、點(diǎn)火等工作時(shí)序得到了進(jìn)一步優(yōu)化并逐漸固化程序。此次試驗(yàn)是玄鳶一號從原理性試車邁入工程性試車的重要里程碑，為確保亞軌道飛行液氧煤油探空火箭和百公里級亞軌道可重復(fù)使用技術(shù)驗(yàn)證平臺任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“玄鳶一號”火箭發(fā)動機(jī)為液氧煤油發(fā)動機(jī)，循環(huán)方式為燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)，起動方式為氣瓶起動，點(diǎn)火方式為TEA/TEB液體點(diǎn)火，成熟可靠。通過試車結(jié)果分析：單機(jī)層面，自主研發(fā)的推力室、渦輪泵、燃?xì)獍l(fā)生器、閥門和調(diào)節(jié)器安全可靠，無故障和失效，產(chǎn)品可靠；系統(tǒng)方面，發(fā)動機(jī)各項(xiàng)工作參數(shù)穩(wěn)定，不同工況下的參數(shù)符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，同時(shí)，本臺發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)了三次連續(xù)不下臺整機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)，考驗(yàn)了發(fā)動機(jī)的研制流程、可重復(fù)使用維護(hù)工藝技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)多次起動技術(shù)積累了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)可重復(fù)使用技術(shù)提供了有力的技術(shù)支撐。

該型發(fā)動機(jī)采用高壓氣起動、點(diǎn)火劑點(diǎn)火，使用方便，維護(hù)簡單；推力室通過采用隔板噴嘴一體化設(shè)計(jì)方案，突破了高效穩(wěn)定液液燃燒技術(shù)；與箭體對接的機(jī)架采用了榫卯式全機(jī)加結(jié)構(gòu)方案，解決了全焊接結(jié)構(gòu)變形大、加工工裝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長的難點(diǎn)；渦輪泵、推力室、氣瓶等關(guān)鍵組件大量采用了全3D打印技術(shù)，大幅提升了生產(chǎn)效率；整機(jī)結(jié)構(gòu)采用了模塊化的總體布局方式，極大地提高了生產(chǎn)組織及裝配效率。通過大量的引入新技術(shù)、新工藝，立足于自主創(chuàng)新，逐步探索出了低成本、高可靠商用液體火箭發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)的研制及組織模式，為未來早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)射提供了強(qiáng)有力的支撐。

“玄鳶一號”發(fā)動機(jī)是國內(nèi)首款泵后擺低成本高可靠液氧煤油發(fā)動機(jī)，海平面推力13.5噸，具備60%到100%的推力調(diào)節(jié)能力，設(shè)計(jì)響應(yīng)周期為0.2s, 具備3次起動能力，設(shè)計(jì)理念為“高可靠，低成本，快速迭代”，可年產(chǎn)100臺，作為小型運(yùn)載火箭一級，中型運(yùn)載火箭二級/三級，亞軌道飛行器等主動力，滿足液體火箭回收的需求。2022年6月-10月期間，將陸續(xù)開展100s\250s\500s可靠性試車，累計(jì)時(shí)長3000s, 2022年11-12月，將開展6次合計(jì)1500s聯(lián)合動力系統(tǒng)試車。

本次發(fā)動機(jī)長程試車的成功標(biāo)志著“玄鳶一號”發(fā)動機(jī)全面進(jìn)入了工程樣機(jī)研制階段，為2022年底即將首飛的亞軌道飛行液氧煤油探空火箭和2023年驗(yàn)證的100公里級亞軌道可重復(fù)使用技術(shù)驗(yàn)證平臺、2024年底首飛的液氧煤油二級入軌火箭的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)支撐和研制基礎(chǔ)，同時(shí)也為后續(xù)亞軌道旅游、可回收液體火箭等重大任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

西安中科宇航動力

西安中科宇航動力技術(shù)有限公司作為北京中科宇航探索技術(shù)有限公司的子公司，主要負(fù)責(zé)開展低成本液體發(fā)動機(jī)的研制工作，通過簡潔的設(shè)計(jì)方案、先進(jìn)液體動力技術(shù)的繼承發(fā)揚(yáng)、3D打印技術(shù)的成熟應(yīng)用、優(yōu)質(zhì)供應(yīng)鏈體系的構(gòu)建，提供高性價(jià)比的航天動力產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

“玄鳶一號”液體火箭發(fā)動機(jī)選用無毒無污染的液氧/ 煤油推進(jìn)劑，采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)方案，具備多次起動、大范圍變工況的能力。通過成熟工業(yè)材料、標(biāo)準(zhǔn)件及3D打印技術(shù)的大量應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期。該發(fā)動機(jī)作為小型運(yùn)載火箭的一級、中型運(yùn)載火箭的二級/三級、亞軌道飛行器的主動力使用，并可滿足液體火箭一級回收的需求。