獨家探訪:大推力氫氧發動機的“淬火”之路_風聞
剑啸易水寒-深知身在情长在,前尘不共彩云飞。2022-03-27 13:33
來源:中國航天報
3月10日,大推力氫氧發動機完成520秒長程試車;3月21日,長征五號B遙四運載火箭最後一台大推力氫氧發動機完成校準試驗。3月以來,大推力氫氧發動機的消息不斷傳來,預示着長征五號系列火箭開工在即。
位於北京市西南方向雲崗地區的航天科技集團六院101所是我國最大的液體火箭發動機試驗場區,大推力氫氧發動機在研製生產過程中,甚至是“臨戰”前,都要在這裏進行試驗,以驗證其可靠性。
中國航天報記者來到101所,探訪我國迄今推力最強的大推力氫氧發動機YF-77的“淬火”之路。
變身
從東風二號全彈試驗
到長征五號大推力試驗
鐵軌盡頭是一座高聳的鋼鐵塔架,“中國航天”的標誌懸掛正中間。塔架上半部分已經鏽跡斑駁,下半部分是兩扇經過塗裝的大鐵門。鐵門向兩側緩緩打開,YF-77發動機的單機試車台呈現眼前。
101所運載試驗技術事業部總經理劉瑞敏回憶,這裏最早是東風二號導彈的全彈試驗枱,後來成為東風系列導彈和長征系列火箭的動力系統試驗枱。再後來,隨着大推力氫氧發動機啓動研製,這裏經過一番改造,舊物利用,變身為YF-77的單機試車台。
這座YF-77發動機試車台是我國規模最大的氫氧發動機試驗枱,採用垂直塔架結構,最大承載能力達160噸,液氫供應能力達300立方米。今年3月份剛剛進行的兩次試車均在這裏進行。
101所運載試驗技術事業部副主任王樹光介紹,在這座試車台上,YF-77發動機要完成額定工況全程試驗、發動機長程可靠性鑑定試驗、發動機性能鑑定試驗、發動機雙向搖擺試驗及相關的研究性試驗等。

■ 3月21日,長征五號B遙四運載火箭最後一台大推力氫氧發動機完成校準試驗。(央視截圖)
成人禮
動力系統試驗後,
就去首飛
YF-77發動機在完成單機試驗考核驗證後,需要和長征五號系列運載火箭的芯一級一起,進行動力系統試驗,好比一次聯合演練。試驗場所也轉移到了不遠處的動力系統試驗枱。
相較於之前的單機試車台,動力系統試驗枱的規模更大,看起來也更加雄偉壯觀。動力系統試驗枱於2012年建成,建成後即成為我國目前唯一的火箭動力系統試驗枱,代表了我國運載火箭動力系統試驗枱最高水準。
“通常來講,新型號的火箭在首飛之前,火箭的各個模塊都要進行1~2次動力系統試驗,相當於對火箭芯級的整個動力系統模塊進行考核。”王樹光説。長征五號芯一級、芯二級、助推模塊的動力系統試驗均在這裏完成。
雖然一型火箭進行動力系統試驗的次數屈指可數,但這項試驗對火箭而言至關重要,也是動力系統的“成人禮”。“經歷過動力系統試驗後,我們就可以放心地送它到發射場,去執行首飛任務了。”王樹光説。

■ YF-77發動機試車台(趙聰 攝)
開小灶
大推力氫氧發動機的
可靠證明
對於YF-77大推力氫氧發動機,有一個悲壯且勵志的故事。2017年7月,長征五號遙二運載火箭發射失利,故障定位到YF-77發動機的氧渦輪泵。為了進一步找準病根、剷除病灶,發動機研製和試驗方面決定對氧渦輪泵開一次“小灶”。
隨後,101所對之前的一個試驗工位進行了改造,誕生了針對YF-77發動機氧渦輪泵的專用試車台。這個試車台專門承擔YF-77發動機氫氧燃發器與渦輪泵長程聯動試驗任務(簡稱長程泵聯試),為其“開小灶”。
記者在這座專用試車台上看到了幾乎“全裸露”狀態的發動機,各種管路複雜排布、盤根錯節,發動機的內部構造以最原始的樣貌呈現在眼前。**發動機被稱為火箭的心臟,渦輪泵又被稱為發動機的心臟。**這座試驗枱要對長征五號系列運載火箭最核心的部位“單獨補課”。
這座試車台上的一次次試驗,幫助試驗隊員剷除了氧渦輪泵的病灶。隨後,長征五號遙三火箭成功復飛,這座專用試車台功不可沒。
記者瞭解到,當前,即便氧渦輪泵的病灶已經剷除,長征五號運載火箭也成功復飛,針對YF-77發動機氧渦輪泵的長程泵聯試試驗仍在進行,並且試驗已經從50秒擴展到了750秒。50秒到750秒是一次躍升,YF-77大推力氫氧發動機氧渦輪泵的可靠性有了更具説服力的證明。

■ 3月21日,試驗隊員正在進行發動機校準試驗。(央視截圖)
當前
大推力氫氧發動機
仍要持續進行兩種試驗
看看長征五號系列運載火箭的排班表,今年,它將兩次執飛,由長征五號B火箭發射中國空間站的問天實驗艙和夢天實驗艙。
作為長征五號的心臟,大推力氫氧發動機YF-77無疑是天之驕子。任務量飽滿,試驗也不間斷。
王樹光介紹,當前針對YF-77發動機進行的試驗主要有兩種。一種是時長為500秒量級的長程試車。試驗時間根據實際工作時長而定,需要覆蓋實際飛行時長,長征五號發射時,芯一級發動機工作時長均在500秒內。
另一種是時長100秒的校準試驗。通俗來講,就是一台發動機在正式使用前,“先讓它在地上走兩步”,看看使用效果。“觀眾從電視上看到的每一台點火的大推力氫氧發動機,其實都是在這邊點過火的。”
3月21日,長征五號B遙四運載火箭的大推力氫氧發動機完成校準試驗後,交付給火箭總裝。不久,它將乘船抵達文昌清瀾港,為空間站夢天實驗艙上天助一把關鍵之力。