“冰箭”能“跑長途”啦!怎么做到的?前沿科技

                            高智導讀:低溫火箭又叫“冰箭”,它采用的液氫、液氧等低溫化學推進劑無毒、無污染,經濟實惠、效率高,因此在國內外運載火箭和上面級都得到了廣泛應用。我國長征五號、長征七號運載火箭等都屬于低溫火箭。不過,目前國內外低溫火箭在軌時間大多只能維持在幾十分鐘到幾小時,如何延長其在軌時間,一直是困擾航天設計師的難題。

                            低溫火箭又叫“冰箭”,它采用的液氫、液氧等低溫化學推進劑無毒、無污染,經濟實惠、效率高,因此在國內外運載火箭和上面級都得到了廣泛應用。我國長征五號、長征七號運載火箭等都屬于低溫火箭。不過,目前國內外低溫火箭在軌時間大多只能維持在幾十分鐘到幾小時,如何延長其在軌時間,一直是困擾航天設計師的難題。

                            一院技術團隊成員張少華介紹,制約低溫火箭在軌時間的主要因素是推進劑的蒸發損失。我們都知道,常壓下液氫為-253°C,液氧為-183°C。低溫火箭長時間在軌飛行,會面臨嚴酷的熱環境,低溫推進劑受熱會大量蒸發,影響燃料供給,制約在軌任務的時間。就好比汽車油箱如果不斷漏油,必然影響其續航里程。

                            另外,火箭在飛行時,每隔一段時間就要向外排氣,維持貯箱壓力不超限。但在太空微重力環境下,氣體和液體低溫推進劑交織在一起,難以分離,排氣時也有大量液體推進劑夾帶在氣體中被排出貯箱,造成推進劑損失。

                            而一院力求通過使用兩種先進材料和一種排氣方案,解決上述問題。

                            張少華說,一院研制的“新型聚氨酯泡沫隔熱材料”相比傳統泡沫材料,隔熱能力在低溫條件下可提升超過50%;“變密度多層隔熱材料”,相比普通多層隔熱材料隔熱能力提升了18%以上。我國現役火箭低溫推進劑的蒸發量是每天2.5%以上,如果用上這兩種新隔熱材料,每天的推進劑蒸發量可以減至0.5%。

                            同時,一院研究的“熱力學排氣方案”,能夠在實現有效排氣的情況下,盡可能減少推進劑的損失。

                            據悉,“低溫推進劑蒸發量控制”技術已通過大型地面試驗驗證,確認方案正確可行。(來源:科技日報)

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