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零窗口发射、一级精准入轨 考验芯一级发动机 由于长五B火箭与长五火箭的任务要求、构型、载荷和入轨方式都不同，为芯一级发动机——大推力氢氧发动机带来了新的挑战。 首先，长五B火箭是为我国空间站建设服务的，后续将承担空间站发射对接任务，因此此次首飞将模拟这一工作条件，需要精准的发射时间，也就是“零窗口发射”。“说好几点几分，必须分秒不差。”长五火箭副总师王维彬介绍，“未来要实现在天上对接，到了时间点不发射，就错过了对接的最佳时机。” 其次，长五B火箭由助推发动机和芯一级发动机提供推力，和长五火箭相比没有了上面级发动机。也就意味着，在火箭助推分离的瞬间，加速度将更大，紧接着由于助推分离丧失一部分推力，加速度瞬间达到最低。发动机必须适应短时间内入口压力的剧烈变化。 长五B的新构型带来了第三个挑战，也就是“一级精准入轨”。空间位置六个自由度，都必须精准控制。长五火箭有上面级发动机，可以由姿控系统进行有效控制。但本次任务，需要大推力发动机直接将有效载荷精准送入预定轨道，对于发动机关机推力变化的精准预测和一致性分析有更高的要求。“对推力室而言，就是燃烧要稳，避免工作中的压力脉动。此外，也要求阀门和涡轮泵动作的一致性要好。”航天科技集团六院北京11所原推力室设计部主任许晓勇说。 针对上述三个挑战，研制队伍通过大量的课题研究与试验验证，将这些难点逐一攻克。 新型姿控发动机 让新飞船飞得更稳 试验飞船由返回舱和服务舱两舱结构组成，航天科技集团六院801所承担了两舱推进系统的研制工作。 服务舱推进系统首次成功设计了适应超大推进剂装载量的空间推进系统，研制了目前国内容积最大的2900L表面张力贮箱，研究并采用连续气体激励法进行超大容积表面张力贮箱推进剂剩余量的计算。 返回舱推进系统成功研制了空间推进系统领域首创的返回舱无毒推进系统及其关键单机——无毒HAN基发动机，并在推进系统设计中适当考虑了重复使用问题。新一代载人飞船试验船推进系统的研制，将为未来载人登月及低成本重复使用航天技术奠定了一定的技术基础。 服务舱推进系统配套4台2500N轨控发动机和20台姿控发动机，为飞船飞行和变轨提供精准动力。发动机配置了燃烧稳定装置，进行了全面系统的动态燃烧稳定性评定试验，是国内第一台“动态稳定”的空间发动机，可保证载人飞船高可靠性、高安全性的特殊要求。 |
