我國新一代載人火箭完成重要試驗 轉(zhuǎn)入初樣研制階段

科技日報北京7月28日電 (許諾 記者付毅飛)記者28日從中國航天科技集團(tuán)一院獲悉，該院所屬702所近日圓滿完成我國新一代載人運(yùn)載火箭多機(jī)并聯(lián)靜動聯(lián)合試驗，有力支撐了該型火箭研制順利轉(zhuǎn)入初樣研制階段。

本次試驗是驗證新一代載人運(yùn)載火箭多機(jī)并聯(lián)、箱底傳力關(guān)鍵技術(shù)的重要試驗，是型號轉(zhuǎn)入初樣研制階段的標(biāo)志性工作。702所所長王曉暉表示，該試驗的圓滿完成標(biāo)志著我國首次突破大載荷靜動聯(lián)合試驗技術(shù)，是試驗方法和試驗?zāi)芰Φ闹匾獎?chuàng)新，為新一代載人運(yùn)載火箭采用多臺大推力發(fā)動機(jī)并聯(lián)技術(shù)奠定了堅實基礎(chǔ)。

“這是我國力學(xué)試驗領(lǐng)域迄今為止開展的規(guī)模最大、技術(shù)難度最高、試驗過程最復(fù)雜的試驗。”702所副總設(shè)計師朱曦全介紹，試驗需要突破在實際飛行工況下多臺發(fā)動機(jī)的靜態(tài)推力和振動載荷聯(lián)合加載，涉及振動彈性邊界模擬、近千噸靜載彈性加載、大靜載下的多機(jī)聯(lián)合多維振動控制和加載等關(guān)鍵試驗技術(shù)。

新一代載人運(yùn)載火箭基礎(chǔ)級模塊直徑為5米，安裝多臺120噸發(fā)動機(jī)。朱曦全說，大推力發(fā)動機(jī)多機(jī)并聯(lián)技術(shù)是我國運(yùn)載火箭首次采用，帶來了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜力和動態(tài)力耦合作用及在聯(lián)合載荷作用下的非線性傳遞問題，是新一代載人運(yùn)載火箭需要深化攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)之一。為分析解決該問題，驗證設(shè)計方案的有效性，技術(shù)團(tuán)隊設(shè)計實施了我國首次多機(jī)并聯(lián)靜動聯(lián)合試驗。

自2019年起，702所同相關(guān)單位論證確定試驗技術(shù)方案。團(tuán)隊依據(jù)方案，相繼突破了試驗所需各項關(guān)鍵技術(shù)，于今年研制出由28套50噸油氣支撐系統(tǒng)、多套20噸感應(yīng)式振動臺和1套1000噸振動彈性邊界系統(tǒng)組成的靜動載荷聯(lián)合加載試驗系統(tǒng)。

試驗系統(tǒng)設(shè)計負(fù)責(zé)人侯京鋒介紹，4個油氣支撐系統(tǒng)和1個感應(yīng)式振動臺構(gòu)成了一套靜動聯(lián)合激勵系統(tǒng)，可以模擬一臺發(fā)動機(jī)對火箭結(jié)構(gòu)的激勵。多套系統(tǒng)就能夠模擬多臺發(fā)動機(jī)對火箭的激勵載荷。該試驗系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，涉及多個分系統(tǒng)。團(tuán)隊集智攻關(guān)，對方案及分系統(tǒng)原理設(shè)計層層迭代，攻克多項關(guān)鍵技術(shù)，將復(fù)雜的技術(shù)方案變成工程現(xiàn)實。

針對靜動聯(lián)合加載試驗技術(shù)難度大的問題，技術(shù)人員開展了虛實結(jié)合試驗方法研究，通過數(shù)字流程仿真和虛擬試驗確保了試驗方案一次成功。試驗負(fù)責(zé)人畢京丹介紹，數(shù)字化流程仿真技術(shù)有效指導(dǎo)了試驗虛擬安裝過程，并對試驗產(chǎn)品和試驗系統(tǒng)裝備的裝配和調(diào)試過程進(jìn)行了優(yōu)化、檢查與驗證。

此外，多部段聯(lián)合、復(fù)雜邊界和環(huán)境下的結(jié)構(gòu)承載能力，以及載荷傳遞規(guī)律和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，均存在未知的科學(xué)機(jī)理問題。試驗分系統(tǒng)負(fù)責(zé)人楊蓉介紹，試驗團(tuán)隊創(chuàng)新采用實物試驗與虛擬試驗相結(jié)合的數(shù)字化試驗驗證思路，以實測試驗數(shù)據(jù)修正仿真計算模型，以修正后的虛擬模型識別一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而獲得真實工作條件的載荷和環(huán)境條件，再通過仿真驗證尾艙結(jié)構(gòu)承載能力，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)傳力和響應(yīng)規(guī)律作出評估。