【YF-102新一轮试车推力和比冲达到历史极值,该发动机曾遭遇喷注器烧蚀问题】“3、2、1,点火!”随着一声令下,火焰喷涌而出,震耳欲聋的轰鸣声在山间回响。待轰鸣声散去,测控大厅大屏幕上显示出漂亮的性能曲线。这是西安航天动力研究所85吨级开式循环液氧煤油发动机的新一轮整机热试,发动机推力首次达到860千牛,推力和比冲均达到历次试车最高值,超过了总体要求。
推力室研究室负责设计的新型喷注器,燃烧效率大幅提升,超过预期,达到国内领先水平。一直紧盯着大屏的主管设计师种衡阳长舒一口气,85吨级开式循环液氧煤油发动机推力室极致改进步履不停,燃烧技术再次迈上新的台阶。
日历翻回到2018年,为适应航天运载市场商业化、低成本发展需求,在院所各级领导的大力支持下,六院11所开展了85吨级开式循环液氧煤油发动机研制工作。推力室作为开式循环液氧煤油发动机的核心组件,各项指标均有明显提升。在缺乏大推力液氧煤油液液燃烧技术研究经验的情况下,该发动机的研究设计面临着前所未有的挑战。
方案样机以现役运载火箭发动机推力室为基础,首次试车后检查发现喷注器出现了大面积烧蚀,85吨级开式循环液氧煤油发动机一开始就给研发团队一个实实在在的“下马威”。
研发团队一次次试验,探索问题机理,积累数据经验,不断总结、找规律,调整改进思路和方向。“这次调整孔径,下次调整排布,边试边改边研究,你就知道该怎么走了。”常温推进剂发动机推力室组长李文龙说道。经过近三年的数值仿真、试验验证和试车考核,发动机抑制了不稳定燃烧状态,并以此状态成功助力天龙二号首飞,设计团队咬着牙啃下了这块“硬骨头”。
为适应商业航天低成本需要,推力室基本采用低廉的不锈钢,喷注器环材料的更换带来了异种金属可靠连接的难题。推力室研发团队敢接“烫山芋”,大胆创新,设计新型连接结构,深入工厂一线,通过工艺试验验证突破了盘环可靠连接难题。“在保证技术状态稳定的同时,从设计源头出发,不断牵引工艺优化产品参数。”种衡阳蹲在厂房指着发动机说。
就这样,85吨级开式循环液氧煤油发动机彻底解决了喷注器烧蚀问题,设计牵引工艺完美协作,将前行路上的“拦路虎”变为“垫脚石”。
为响应“技术极限摸底、研制极速迭代、产品极致改进”的研制理念,85吨级开式循环液氧煤油发动机推力室研发团队大胆尝试,勇于创新,在兼顾效率的前提下反复迭代方案以适应推力增加的高要求。
为极限测试推力室能力,推力室研究室成立了“开式液氧煤油发动机推力室攻坚队”,团队集思广益,对改进思路进行充分讨论,攻坚队队长李龙飞总体把关,2~3种改进方案同时下厂。通过不同改进方案的试车结果比较,快速筛选出正确的改进方向,85吨推力量级下推力室不稳定燃烧问题已然得到大幅改善。
为提高推力室比冲,提升发动机市场竞争力,攻关团队突破了以往直流式喷注器设计经验,大胆采用新的喷注器改进方案。设计师团队不断优化研制流程,加强管理创新,缩短研制周期,真正实现了“走得快、放得开、管得住”的目标。
