西安航天基地区内院所航天六院:78台发动机助力天问一号成功落火
来源:中央广电总台国际在线  |  2021-05-16 15:48:57

  国际在线陕西消息:2021年5月15日,天问一号着陆巡视器与环绕器实现分离,成功软着陆于火星表面。由航天科技集团六院研制交付的78台各型发动机,推举长征五号遥四运载火箭,助力天问一号探测器,将液体动力的贡献贯穿全程,在浩瀚宇宙中书写出一个又一个新的奇迹。

  应对高风险 成功实施绕火飞行

  在长征五号遥四运载火箭上,配置了由航天科技集团六院研制生产的新一代绿色无污染的8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机、2台9吨级膨胀循环发动机及18台作为辅助动力的姿控发动机。这30台四型发动机,将我国运载火箭的近地轨道运载能力,从9吨提升至25吨,从而实现火箭的一飞冲天,为天问一号探测器向着火星的漫漫星途提供强劲可靠的动力保障。

  在经历近7个月的奔火旅程后,天问一号探测器成功开始绕火星飞行。超过4.75亿公里的飞行距离里,天问一号始终以太阳为中心飞行,力保在探测器到达火星轨道时,火星也刚好达到,从而实现被火星捕获,成为围绕火星飞行的一颗卫星。

  由航天科技集团六院研制生产的3000N轨控发动机就是肩负着近火制动任务的关键。在探火之旅的整个过程中,航天科技集团六院为我国深空探测任务专门研制的3000N轨控发动机承担着三项任务,一是地球转移到火星过程中的姿态修正,二是在接近火星时的“刹车制动”,三是在火星附近的轨道调整。

  3000N轨控发动机从2010年立项到2016年定型,经历了多项考核,充分验证了各项关键技术,具有高比冲、多次起动、长寿命、环境适应性良好等优点。

  突破高难度 顺利实现安全着陆

  航天科技集团六院研制团队对变推力发动机表面的涂层材料做了改进,以更好地适应100m/s的火星大气来流对发动机涂层的冲刷等影响。用绿色、先进、可靠的液体动力技术,护送祝融号火星车安全踏上火星地表。在天问一号探测器上,航天科技集团六院研制交付了着陆巡视器和环绕器的推进分系统,共计48台大大小小的发动机。它们分别为着陆器着陆过程悬停、避障及缓速下降过程提供了可靠动力,为环绕器系统提供轨道转移、制动捕获、轨道调整以及姿态控制所需的精准动力。

  为使着陆巡视器降低运行速度达到着陆要求,作为着陆巡视器主发动机的7500N变推力发动机接续发挥关键作用,为着陆巡视器动力减速、悬停避障和缓速下降等软着陆任务提供轨控推力。

  7500N变推力发动机是航天科技集团六院研制团队在借鉴探月任务中7500N变推力发动机工程经验基础上,根据火星探测任务全新设计制造的发动机。改进型7500N变推力发动机与以往7500N发动机的性能和推力一样,但重量和体积只有以前发动机的三分之一,结构也更加优化、紧凑。发动机的对接法兰框还首次采用3D打印技术,“一次打印成型”避免大余量去除原实心棒材或锻件引起的变形,也保证了发动机与总体对接的质量稳定性。

  与此同时,环绕器在3000N发动机作用下,高度开始抬升,回到环火轨道,对火星全球环绕探测,持续为火星表面探测和地球的通信担当中继卫星。

  在此过程中,两器推进分系统中的小姿控发动机,也起到了不可替代的作用,与上述两型发动机一起,成就了探测器环火和着陆时精准的身姿。

  实施新技术 圆满完成巡火任务

  在推进分系统的前期设计中,航天科技集团六院研制团队使用了自主管理系统,让探测器自己判断突发情况自己采取行动化解,实现当判断动作时机到来时,天问一号能够自动执行任务。

  为实现自主管理,确保任务顺利完成,航天科技集团六院研制团队分别为环绕器和着陆巡视器设想了10余种自主管理方案和故障预案,比如发动机贮箱欠压、超压等,为推进分系统开展了发动机故障自主切换冗余设计、配置了制导导航和控制系统等保障。(供稿 西安航天基地 编辑 高岗)

编辑:王菲
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