正推火箭、消氢点火装置、碳碳密封环…… 神秘“法宝”个头小作用大 航天科技集团四院

西安晚报 2020-11-25 05:58 大字

此次,位于西安的航天科技集团四院为火箭系统提供了正推火箭、消氢点火装置、碳碳密封环等产品,为嫦娥五号探测器提供了表采机械臂关节电机组件、电磁推力器组件和特种压力传感器。这些神秘的“法宝”,个头小、不起眼,但全力护航,功不可没。

正推火箭让芯级分离更可靠

正推火箭是火箭飞行过程中为实现芯一级、芯二级可靠分离而研制的分离发动机,为级间分离提供动力的装置。火箭芯一级工作结束后,正推火箭接到分离指令,开始点火工作,此时,发动机产生推力实现芯二级液体推进剂沉底,确保火箭按照预定程序完成任务。由四院研制的正推火箭兼具固体发动机和火工品的双重特性,其工作时间长,可靠性要求高,环境条件极其苛刻,是目前运载火箭箭体使用的最大火工品。

消氢点火装置让发射环境更安全

长征五号运载火箭采用氢氧发动机,在点火前会向发射平台周围环境排放大量低温氢气。当氢气与空气混合浓度达到一定范围时,遇到静电或明火就会产生爆炸或爆轰。为消除火箭发射前的大量低温氢气,彻底排除安全隐患,四院专门研制了消氢点火装置。该装置安装在发射平台上,能在火箭氢氧发动机工作前的几秒内,点燃火箭发射的“第一把火”,利用喷射的高温、高速燃气金属粒子流,将发射前排出的大量氢气在其未达到可爆炸最低浓度前先行消除。

压力传感器和碳碳密封环全程护佑

此次嫦娥五号探测器上搭载的两款产品均应用于探测器推进分系统中,其中特种压力传感器主要应用于监测推进剂贮箱压力,为推进系统正常工作提供可靠的压力数据监测。同时一款新型推力器组件——电磁推力器组件也得到应用。作为未来新型推进系统核心部组件之一,该电磁推力器组件具有相当大的加工难度,团队克服困难,使产品满足了大直径薄壁加工、极易断裂的材料特性、特殊的热处理工艺、极高的表观质量要求。

“长征五号”的液氧煤油发动机由于采用高压补燃技术,对相应部位密封产品的要求极高。四院研制的高强耐磨低渗透碳碳密封环主要用于长征五号火箭4个助推的8台120吨液氧煤油发动机氧泵二级端面密封,实现了低开孔率、高强度、高硬度、耐冲击等特殊指标要求。

采样关节用电机组件助“挖土”一臂之力

本次发射的嫦娥五号探测器将在软着陆后,通过铲取、钻取两种方式采集月球表面土壤并返回。四院研制的表取采样关节用电机组件为首次“挖土”这一关键步骤的实现提供了技术支持,4台电机组件分别安装在着陆器机械臂关节内,为“挖土铲”提供灵活动力。

为了控制电机组件整体重量,技术团队将钢材做结构件替换成密度更小的铝合金,同时克服了铝合金线膨胀系数大导致的内应力问题,电机组件变得更轻巧。为让电机组件适应月球表面的极端温度,研制团队将宇航用旋转变压器的出线由焊接延长引线改为直接出线,消除了焊接带来的断裂隐患。

记者关颖

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