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重大突破!这项技术让低温火箭在轨时间可达30天

发布时间 : 2019-07-02     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  近日,火箭院在“低温推进剂蒸发量控制技术”上取得突破,这项技术可以使我国低温火箭在轨时间延长到30天,为我国深空探测以及远距离空间运输提供了可行条件。
  该技术团队成员张少华介绍,低温火箭还有一个高冷的名字叫“冰箭?#20445;?#23427;采用的液氢、液氧等低温化学推进剂无毒、无污染,经济实惠、效率高,因此在国内外运载火箭和上面级都得到了广泛应用。我国的长征五号运载火箭、长征七号运载火箭等都属于低温火箭。?#36824;?#20302;温火箭虽好,但长时间飞行却受到制约。在此之前,国内外低温火箭在轨时间大多只能维持在几十分钟到几小时之间。

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△ 长征七号运载火箭 

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  低温火箭的在轨时间是由什么决定的呢?#31354;?#23569;华介绍,制约低温火箭在轨时间的主要因素是推进剂的蒸发损失。我们都知道,常压下液氢为-253°C,液氧为-183°C,温度极低,低温火箭长时间在轨飞行,会面临严酷的热环?#24120;?#20302;温推进剂受热,会大量蒸发。由于火箭携带的低温推进剂总量有限,大量蒸发必然影响?#21058;?#20379;给,制约在轨任务的时间。这就好比汽车油箱里的油,油的多少决定着汽车最终能够行驶的距离,推进剂之于火箭也是一样的道理。 

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△长征五号运载火箭 

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  另外,火箭在飞行时,每隔一段时间就要向外排气,维持贮箱压力不超限。但是,在太空微重力环境下,气体和液体低温推进剂交织在一起,难以分离,排气的时候,也有大量液体推进剂夹带在气体中被排出贮箱,造成推进?#20102;?#22833;,制约低温火箭在轨飞行时间。
  如何延长低温火箭在轨时间一直困扰着国内外航天设计师,火箭院又是怎么破解的呢?#31354;?#23569;华介绍,“低温推进剂蒸发量控制技术”使用了两种先进材料和一种排气方案。

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△ 新型聚氨酯泡沫隔热材料

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  火箭院研制的两种先进隔热材料,一种是“新型聚氨酯泡沫隔热材料?#20445;?#30456;?#21364;?#32479;泡沫材料,它的隔热能力在低温条件下提升50%以上;另一种是?#27688;?#23494;度多层隔热材料?#20445;?#30456;比普通多层隔热材料,隔热能力提升18%以上。 

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△ 复合隔热材料热性能试验 

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  火箭院现役火箭低温推进剂的蒸发量是每天蒸发2.5%以上,将来如果火箭用上以上两种隔热效果显著的材料,低温推进剂每天的蒸发量可以减少到0.5%。这意味着火箭携带同样重量的低温推进剂,在轨时间可以大大延长。
  同时,火箭院?#20849;?#29992;了“热力学排气方案?#20445;?#36825;种方案能够在尽可能少的推进剂排出的情况下实?#38047;行?#25490;气,保持贮箱压力,?#24067;?#23569;了推进?#20102;?#22833;。

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△ 低温热力学排气?#20302;车?#38754;集成试验 

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  张少华介绍,“低温推进剂蒸发量控制”技术?#24310;?#36817;日通过了大型地面试验验证,方案正确可行。该技术的突破,能够使我国低温火箭在轨时间长达30天,实现低温推进剂长期在轨贮存,对于未来大规模深空探测及远距离空间运输等任务具有长远意义。

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