近日,我国新一代载人飞船的主发动机通过了地面热试车和高空模拟热试车验证。试车全程,发动机工作稳定,火焰平稳,将进一步助力我国载人登月宏伟计划。那么航天器发动机的试验为什么称为“试车”?为何要进行试车?发动机热试车又有哪些注意事项和重要意义呢?
作用关键
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因素众多
“试车”一词其实与中国现代运载工具的发展过程密切相关。火车和汽车发展更早,飞机和火箭则是“后起之秀”,由于两个阶段的间隔时间不算太长,技术人员在行业术语上继承了早年的“行话”习惯,早期火箭发动机地面测试一度被称作“开车”。
随着技术不断发展,火箭和航天器发动机地面测试已经形成了一套系统性流程,包括测试前的准备工作、测试过程中的数据采集和分析、测试后的结果评估和调整等,“试车”两字也成为航天行业针对火箭和航天器发动机地面试验的常用说法。
发动机热试车现场
当前,航天事业正在由单纯的宇宙空间探索逐步迈向空间资源开发利用的新阶段。航天技术在导航、通讯、气象预报、资源探索、科学实验等领域占据着日益重要的地位,更在政治、经济、军事和科技领域普遍发挥着巨大作用。
随着航天任务的复杂性不断加剧,各国对航天器的可靠性要求也不断提高。为此,越来越多的新概念、新技术被用于改造航天器及其推进系统。其中,发动机作为航天器动力装置的核心,往往需要适应复杂恶劣的工作环境,因此成为故障敏感多发之处。一旦在飞行途中出现问题,航天器将损失动力,轻则无法完成任务,重则酿成惨剧。因此,在任何一台航天器发动机正式投入使用之前,必须通过各种试验对其性能、功能、强度、可靠性等具备充分认识和了解,以便安全、有效、合理地使用。
如今,航天器发动机的研发已是综合性系统工程,涉及多学科知识领域,包括空气动力学、工程热物理、传热传质、机械、强度、传动、密封、电子和自动控制等。同时,发动机内部的气动、热力和结构材料特性非常复杂,至今还无法通过理论上的详尽准确描述来解决,只能通过不断试验来暴露问题、排查隐患。
总之,采用试验的方法,可以验证发动机设计的合理性,扩展已有的经验,还有可能推动科研人员对物理机理的进一步认识。此外,发动机设计能力的提高依赖于试验数据的不断增加和完备、对已有经验的扩展以及理论分析的进一步完善。
近百年来的国内外研制实践表明,新型发动机的诞生、改进和改型都离不开试验,发动机的发展史就是不断摸索和反复完善的过程,也就是设计、制造、试验、修改、再制造和再试验的反复循环。