重型捆運(yùn)助推大型固體助推的研究

重型捆運(yùn)助推大型固體助推的研究

1我國(guó)基層組織現(xiàn)狀卡車是目前世界上首次進(jìn)入空間的運(yùn)載工具。它的規(guī)模和級(jí)別決定了人類進(jìn)入空間的能力。重型運(yùn)載火箭是我國(guó)實(shí)施太空發(fā)展戰(zhàn)略的重要步驟,對(duì)于提高進(jìn)入空間能力,增強(qiáng)我國(guó)在國(guó)際社會(huì)的政治影響力,提高綜合國(guó)力有著重要的戰(zhàn)略意義。我國(guó)在“三步走”戰(zhàn)略方針的正確指導(dǎo)下,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了載人航天的偉大壯舉,并以“航天員出艙活動(dòng)、空間交會(huì)對(duì)接和建設(shè)空間站”為目標(biāo)的載人航天任務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)。目前正在深化論證載人登月技術(shù)方案。動(dòng)力系統(tǒng)作為運(yùn)載火箭的核心,其技術(shù)水平的高低直接關(guān)系到載人登月總體方案的優(yōu)劣。經(jīng)過(guò)前期的論證,為確保我國(guó)載人登月技術(shù)方案達(dá)到“系統(tǒng)、全面、經(jīng)濟(jì)可承受、途徑可實(shí)施”的目的,已經(jīng)初步形成了我國(guó)實(shí)現(xiàn)載人登月的技術(shù)方案,特別在重型運(yùn)載火箭技術(shù)方案中明確提出了采用千噸級(jí)推力大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推器的技術(shù)方案和可行性論證。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、機(jī)動(dòng)性好、易實(shí)現(xiàn)大推力,是滿足大型、重型運(yùn)載火箭大起飛推力的重要途徑之一?？v觀世界航天強(qiáng)國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)的發(fā)展歷程,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一直在航天運(yùn)載領(lǐng)域占有相當(dāng)?shù)谋壤酮?dú)特優(yōu)勢(shì),特別在運(yùn)載火箭助推器方面獲得成功的應(yīng)用和發(fā)展,目前國(guó)外捆綁運(yùn)載火箭中固體助推器約占81%。特別是大型、重型運(yùn)載火箭的發(fā)展幾乎都將固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推級(jí)的首選動(dòng)力。本文將通過(guò)深入分析國(guó)外重型運(yùn)載火箭動(dòng)力技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)、探討國(guó)內(nèi)已有的動(dòng)力技術(shù)和研制能力,按照我國(guó)重型運(yùn)載火箭對(duì)大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)需求,提出了具體的技術(shù)方案,并分析其技術(shù)可行性。同時(shí)也提出了我國(guó)發(fā)展大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研制保障條件建設(shè)規(guī)劃。2國(guó)外重型運(yùn)輸工具及其大型固體動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展2.1年—美國(guó)重型運(yùn)載火箭發(fā)展情況2004年1月14日,美國(guó)總統(tǒng)布什宣布新的空間計(jì)劃,美國(guó)探索太空的新計(jì)劃要實(shí)現(xiàn)3個(gè)目標(biāo),其中最重要的一個(gè)目標(biāo)是在2020年前重返月球,這也是更長(zhǎng)遠(yuǎn)太空探索計(jì)劃的跳板。為了安全和增加運(yùn)載能力,美國(guó)此次重返月球融入“人貨分運(yùn)”的思想,將載人探測(cè)飛行器獵戶座與月球登陸器先是分別發(fā)射至近地軌道,然后在太空將獵戶座與月球登陸器和上一級(jí)奔月運(yùn)載火箭“飛離地球級(jí)”通過(guò)交會(huì)對(duì)接后一同進(jìn)入奔月軌道。AresI和AresV運(yùn)載火箭的第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)均為五段式固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。該大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)是在航天飛機(jī)RSRM的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),增加了一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)分段。RSRMV能夠產(chǎn)生約16457.6kN的真空推力,當(dāng)與J-2X上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合使用時(shí),能夠?qū)⒅亓砍^(guò)26308.8kg的載荷送至低地軌道。2009年9月,NASA與ATK公司首次成功地進(jìn)行了“戰(zhàn)神”Ⅰ五段式發(fā)動(dòng)機(jī)研制試驗(yàn)。除驗(yàn)證了本級(jí)的基本性能特征外,還獲得了諸如侵蝕燃燒,推力振蕩與推力減小等方面的寶貴資料。2009年10月,“戰(zhàn)神”I-X在佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心首次進(jìn)行了試飛。來(lái)自700多個(gè)機(jī)載傳感器的數(shù)據(jù)表明,運(yùn)載火箭在飛行中有效地進(jìn)行了控制和穩(wěn)定?！皯?zhàn)神”I-X在飛行中的推力振蕩頻率和幅度也與航天飛機(jī)測(cè)量的數(shù)據(jù)一致。在奧巴馬宣布取消“重返月球計(jì)劃”后,美國(guó)繼續(xù)開(kāi)展大型固體助推器研究工作。2010年8月31日完成了“戰(zhàn)神”1火箭DTM-2發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫性能試驗(yàn),有效驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)低溫工作的性能和一些新型材料的低溫工作性能,地面點(diǎn)火試驗(yàn)獲取了53個(gè)重要參數(shù),結(jié)果顯示所有性能全部達(dá)標(biāo)。2010年4月15日,奧巴馬在肯尼迪航天中心宣布了新太空探索計(jì)劃,表示美國(guó)將放棄旨在重返月球的“星座計(jì)劃”,而將火星作為美國(guó)載人航天計(jì)劃的目的地,他希望在本世紀(jì)30年代中期之前將航天員送上火星。隨著航天飛機(jī)的退役,Ares項(xiàng)目的總結(jié),美國(guó)開(kāi)始考慮下一代重型航天運(yùn)載器的研究。目前有多種方案提交,包括一些新概念技術(shù)。但國(guó)會(huì)與NASA目前有很大的分歧。國(guó)會(huì)希望下一代重型航天運(yùn)載器能充分利用現(xiàn)有技術(shù),即航天飛機(jī)與Ares項(xiàng)目的固體助推器技術(shù)。美國(guó)下一代重型運(yùn)載火箭的論證方案中,提出了發(fā)展Jupiter-130火箭,該火箭主要總結(jié)了Ares火箭在技術(shù)方案、研制經(jīng)費(fèi)、研制周期等方面的教訓(xùn),以“安全、可靠、簡(jiǎn)單、快捷”為指導(dǎo),采用航天飛機(jī)和“阿波羅”登月的成熟技術(shù),在主動(dòng)力方面堅(jiān)持采用兩枚航天飛機(jī)4段式固體助推器成熟技術(shù),芯級(jí)動(dòng)力采用航天飛機(jī)的SSME發(fā)動(dòng)機(jī),箭體結(jié)構(gòu)尺寸盡可能與航天飛機(jī)一致,近地軌道運(yùn)載能力130t。特別指出如果現(xiàn)在啟動(dòng)該項(xiàng)目,到2013年即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,將有效填補(bǔ)航天飛機(jī)退役和重型火箭研制之間的空缺。2.2歐洲空間探索體系方案的近地軌道發(fā)射2008年6月,歐洲發(fā)布了《空間探索體系研究報(bào)告》,報(bào)告詳細(xì)討論了歐洲2016年~2030年的空間探索體系結(jié)構(gòu)方案,計(jì)劃分四個(gè)階段實(shí)施:第一個(gè)階段到2020年,主要開(kāi)展國(guó)際空間站的利用和機(jī)器人探索月球和火星;第二個(gè)階段為2025年前后,開(kāi)展國(guó)際空間站的近地軌道科學(xué)活動(dòng)和為載人登月做準(zhǔn)備;第三階段為2025年~2030年前后,包括月球常駐人員基地建設(shè),并為載人登陸火星做準(zhǔn)備;第四個(gè)階段為2035年之后,根據(jù)載人登月獲取信息實(shí)現(xiàn)載人登陸火星。歐洲空間探索體系方案的載人任務(wù)需要載重50t的運(yùn)載火箭進(jìn)行多次近地軌道發(fā)射,阿里安5運(yùn)載火箭的改進(jìn)型將是最佳的可選方案。歐洲航天局(ESA)“阿里安”5火箭的最新型號(hào)—中期改進(jìn)型(ME)計(jì)劃于2016年投入使用,該型火箭能夠?qū)⒅?1.2t的有效載荷送入近地轉(zhuǎn)移軌道。這一運(yùn)載能力比阿里安公司目前在役的“阿里安”5ECA提高16%。它將能夠提供21t的近地球軌道衛(wèi)星運(yùn)載能力。ME型火箭沒(méi)有改變“阿里安”5火箭下面級(jí),仍舊采用兩枚大型固體助推器作為助推動(dòng)力,上面級(jí)需要一個(gè)新型發(fā)動(dòng)機(jī)。2.3大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)縱觀世界各國(guó)大型、重型運(yùn)載火箭的發(fā)展歷程,液體芯級(jí)捆綁固體助推已成為國(guó)外大型運(yùn)載火箭發(fā)展的一條主要技術(shù)途徑。這種動(dòng)力組合可以充分發(fā)揮固體大推力、液體長(zhǎng)時(shí)間工作的技術(shù)優(yōu)點(diǎn),形成性價(jià)比較高的運(yùn)載火箭起飛級(jí)動(dòng)力。目前,這種趨勢(shì)正在不斷發(fā)展,如美國(guó)替代航天飛機(jī)的“戰(zhàn)神”系列火箭,歐洲新研發(fā)的“阿里安”5火箭,日本最新的H-2A、H-2B火箭(H-2B火箭運(yùn)載能力已經(jīng)超過(guò)了我國(guó))、印度新研的GSLV火箭等無(wú)不采用了大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推器。大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)在世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到充分發(fā)展,成為是大型運(yùn)載火箭動(dòng)力發(fā)展的主要趨勢(shì)。美國(guó)的固體助推器主要是“大力神”系列和“宇宙神”系列、航天飛機(jī)以及“戰(zhàn)神”系列運(yùn)載火箭固體助推器?！按罅ι瘛?助推器直徑為3.2m,分3~5段,最大裝藥量312t;航天飛機(jī)助推器RSRM直徑3.71m,長(zhǎng)38.4m,分4段,裝藥量約503t;正在開(kāi)展用于“戰(zhàn)神”火箭的RSRMV助推器,長(zhǎng)47.45m,直徑3.71m,裝藥量達(dá)到630t,燃燒室采用5段式結(jié)構(gòu)。歐洲航天局主要是“阿里安”5運(yùn)載火箭P230固體助推器,其尺寸和性能與“大力神”4助推器相似,直徑約3.05m,長(zhǎng)31.16m,裝藥量達(dá)237t,分為3段;日本的主要是H-2B運(yùn)載火箭固體助推器,直徑1.8m,長(zhǎng)23.4m,分4段,裝藥質(zhì)量59t;印度大型固體助推器主要是GSLV-MKIII捆綁固體助推器S-200,其直徑3.2m,裝藥量達(dá)到200t以上。日本、印度等國(guó)近年來(lái)在大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域投入了大量的經(jīng)費(fèi),發(fā)展起來(lái)的大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)能力已經(jīng)超過(guò)我國(guó)。國(guó)外典型的固體助推器發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)見(jiàn)表1。2.4國(guó)外大型、型鋼變壓器美國(guó)、歐洲等航天強(qiáng)國(guó)在重型運(yùn)載火箭方面的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出以下幾方面的發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)特點(diǎn)。(1)要發(fā)展重型運(yùn)載火箭,大推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少,為了提高可靠性、降低發(fā)動(dòng)機(jī)組合數(shù)量,發(fā)動(dòng)機(jī)推力一般都要求在500噸級(jí)以上。(2)高比沖的氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)作為芯級(jí),大型固體助推發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推動(dòng)力成為國(guó)外大型、重型運(yùn)載火箭動(dòng)力的主要形式。(3)后續(xù)重型運(yùn)載火箭的發(fā)展非常強(qiáng)調(diào)可靠性和技術(shù)繼承性,特別是美國(guó)Ares火箭、“戰(zhàn)神”火箭以及新近提出的重型火箭技術(shù)方案,在動(dòng)力技術(shù)方面都是基于成熟技術(shù),不斷改進(jìn)、不斷增強(qiáng)。(4)發(fā)展重型運(yùn)載火箭涉及國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展與力量的可持續(xù)發(fā)展等方面的因素,在重點(diǎn)技術(shù)環(huán)節(jié),國(guó)家往往深度介入。如在航天飛機(jī)、Ares火箭以及后續(xù)重型火箭的動(dòng)力選擇方面,美國(guó)國(guó)會(huì)處于維護(hù)固體動(dòng)力技術(shù)的戰(zhàn)略地位,強(qiáng)行要求采用大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推動(dòng)力。3國(guó)內(nèi)大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制能力我國(guó)大型固體助推發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)逐步壯大,研保條件不斷提升,發(fā)展時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。我國(guó)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與建設(shè),已經(jīng)形成不同系列固體發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、測(cè)試的能力。通過(guò)大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的多年積累,已經(jīng)全面掌握了各型固體發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和工藝制造方法。僅通過(guò)一年的研制,于2009年初完成了國(guó)內(nèi)最大直徑2m的整體式大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制與熱試,推力提升至120t。2010年初成功完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)1m直徑分段式固體發(fā)動(dòng)機(jī)地面熱試車,有效驗(yàn)證了關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)成果。在研制能力方面,國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)具備直徑2.25m、百噸級(jí)裝藥量以內(nèi)的大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)和試驗(yàn)?zāi)芰ΑＴ诖嘶A(chǔ)上結(jié)合后續(xù)研制條件建設(shè),在“十二五”末,大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制能力將提升至500t級(jí)推力水平。充分發(fā)揮固體發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)繼承性高的優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上發(fā)展千噸級(jí)推力大型固體助推器,不存在重大技術(shù)瓶頸,研制過(guò)程中面臨的主要難點(diǎn)是大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)的研制保障條件建設(shè),但國(guó)內(nèi)具備相關(guān)生產(chǎn)基礎(chǔ)。4固體高推力重我國(guó)在不斷加快太空探索進(jìn)程的同時(shí),進(jìn)入太空的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,可能的任務(wù)包括向空間站運(yùn)送重型構(gòu)件、人員補(bǔ)給、載人登月、深空探測(cè)等。為滿足后續(xù)大規(guī)模進(jìn)入太空的需要,發(fā)展重型運(yùn)載火箭勢(shì)在必行。根據(jù)我國(guó)目前載人登月技術(shù)方案的前期論證結(jié)果,要實(shí)現(xiàn)近地軌道130t運(yùn)載能力的需求,采用大推力液體芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和推力千噸的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為重型運(yùn)載火箭的起飛級(jí)動(dòng)力成為首選的動(dòng)力組合方案。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)分段對(duì)接技術(shù)可以在有限的規(guī)模內(nèi)實(shí)現(xiàn)百噸級(jí)甚至千噸級(jí)的推力,技術(shù)成熟度高、攻關(guān)難度小,所組合的運(yùn)載火箭地面起飛發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)少、可靠性高,是滿足重型運(yùn)載火箭千噸級(jí)起飛推力的一條有效途徑。因此,發(fā)展適合我國(guó)重型運(yùn)載火箭的千噸推力量級(jí)的大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研究可以有效彌補(bǔ)目前國(guó)內(nèi)運(yùn)載火箭運(yùn)載能力的不足,走出一條符合中國(guó)特色的航天運(yùn)載發(fā)展之路。5中國(guó)重大項(xiàng)目運(yùn)輸工具技術(shù)方案及大型固體輔助車輛5.1固體精神中心化合物在生產(chǎn)中的應(yīng)用依據(jù)我國(guó)目前重型運(yùn)載火箭的初步論證結(jié)果,其主要方案之一將采用兩級(jí)半、捆綁助推器的構(gòu)型方案。通過(guò)深入論證,初步形成了重型運(yùn)載火箭五段式固體助推器方案,該發(fā)動(dòng)機(jī)直徑可優(yōu)選3.5m,燃燒室采用分段裝藥結(jié)構(gòu),總長(zhǎng)約49m,平均推力大于1000t。采用金屬殼體、HTPB推進(jìn)劑,全軸擺動(dòng)柔性噴管和小火箭式點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。采用標(biāo)準(zhǔn)中間段設(shè)計(jì),通過(guò)中間段數(shù)量的調(diào)整實(shí)現(xiàn)不同的助推能力,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖具體見(jiàn)圖3。5.2關(guān)鍵技術(shù)依據(jù)上述初步技術(shù)方案,梳理出大型固體助推器的重大關(guān)鍵技術(shù)主要有:(1)“j”型絕熱對(duì)接結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)流場(chǎng)分析分段對(duì)接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)固體發(fā)動(dòng)機(jī)大型化的關(guān)鍵技術(shù),目前分段式發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用的殼體連接方式是帶定位栓的插裙-U形槽連接密封結(jié)構(gòu)。在分段藥柱絕熱層對(duì)接部位擬“J”型絕熱對(duì)接結(jié)構(gòu),“J”型絕熱對(duì)接結(jié)構(gòu)是指分段藥柱接頭處絕熱層貼合面以壓配合或粘接形式對(duì)接,該貼合面垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)軸線。同時(shí),分段式發(fā)動(dòng)機(jī)流場(chǎng)分析表明:分段式內(nèi)孔燃燒裝藥,各段裝藥之間的絕熱環(huán)、裝藥內(nèi)表面及內(nèi)型面轉(zhuǎn)角處可能分別形成障礙脫落渦、表面脫落渦及轉(zhuǎn)角脫落渦。渦脫落可能會(huì)與發(fā)動(dòng)機(jī)的聲場(chǎng)相互作用形成聲渦耦合,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定頻率的壓強(qiáng)震蕩,并形成強(qiáng)烈的燃燒不穩(wěn)定,給分段裝藥的固體發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)了安全隱患。故聲渦耦合分析技術(shù)也是大型分段式發(fā)動(dòng)機(jī)研制必須解決的關(guān)鍵技術(shù),需采用理論分析、試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法。(2)喉襯成型工藝對(duì)人工高效自然性能的影響目前碳/碳材料發(fā)展迅速,其耐燒蝕性好、比強(qiáng)度高、膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱率低,未來(lái)的高性能助推器將主要通過(guò)采用該種材料作為噴喉材料來(lái)減輕燒蝕。大型固體助推器喉徑在Φ600mm~Φ1500mm之間,隨著結(jié)構(gòu)尺寸的增加,喉襯成型工藝對(duì)喉襯的力學(xué)和燒蝕性能影響較大,在生產(chǎn)中也存在氣象沉積(CVD)周期長(zhǎng),喉襯內(nèi)部及表面性能差異大等缺點(diǎn)。因此需要按照大型碳/碳喉襯的使用要求,開(kāi)展大型喉襯熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)研究,更新工藝設(shè)備,實(shí)踐新的喉襯制備工藝和方法提高喉襯熱結(jié)構(gòu)性能,降低成本,提升我國(guó)大型發(fā)動(dòng)機(jī)噴管設(shè)計(jì)及生產(chǎn)水平。(3)從生產(chǎn)工藝上保證固體擔(dān)保的工作性能由于固體助推器之間推力存在偏差,會(huì)對(duì)運(yùn)載器主體產(chǎn)生干擾力矩,影響飛行穩(wěn)定性,并增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作負(fù)載。目前,引起推力不平衡的因素很多,但最主要的有點(diǎn)火時(shí)間不同步、固體推進(jìn)劑燃速和燃面的偏差、喉襯燒蝕的不一致性等。首先須從生產(chǎn)工藝上保證固體助推器工作性能的一致性:如對(duì)于分段式固體助推器,將同批次對(duì)稱使用的兩個(gè)助推器的每段藥柱由同次混合的藥漿輪流澆注,以保證每段藥柱的均勻一致。此外,可通過(guò)采用合理的布局結(jié)抅以減小推力不平衡性,主要是將助推器噴管或助推器本身以適當(dāng)?shù)慕嵌葍A斜安裝,使助推器工作末期出現(xiàn)的最大推力不平衡時(shí)刻的推力矢量通過(guò)運(yùn)載火箭重心,使火箭只承受平移力。(4)發(fā)動(dòng)機(jī)材料性能檢測(cè)從設(shè)計(jì)源頭準(zhǔn)確把握固體助推器高可靠和低成本的特點(diǎn),在現(xiàn)有固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制基礎(chǔ)上,通過(guò)采用低成本設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路,簡(jiǎn)化工藝、降低檢測(cè)。重點(diǎn)從占發(fā)動(dòng)機(jī)成本比重高的推進(jìn)劑、復(fù)合材料等方面入手。例如采用廉價(jià)高強(qiáng)度鋼、低成本的丁羥推進(jìn)劑、低成本喉襯材料等方法降低成本;在生產(chǎn)工藝方面,可采用低成本生產(chǎn)工藝,如推進(jìn)劑常溫固化工藝、連續(xù)混合工藝、組批生產(chǎn)工藝等;在性能測(cè)試方面,可選用工藝成熟且通用化、系列化的原材料,可以做到材料性能檢測(cè)數(shù)量的最小化以及檢測(cè)類型的最少化;另外,可進(jìn)一步發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)部組件的重復(fù)使用技術(shù)以及發(fā)動(dòng)機(jī)退役再利用技術(shù)等。6中國(guó)大型固體運(yùn)輸工具的發(fā)展方案6.1憲法第一階段:綜合能力階段依據(jù)“需求牽引,技術(shù)引領(lǐng),統(tǒng)籌安排,快速推進(jìn)”的指導(dǎo)思想,按照“航天運(yùn)載,動(dòng)力先行”的發(fā)展原則,結(jié)合我國(guó)載人登月的初步論證結(jié)果,現(xiàn)有大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制基礎(chǔ)和技術(shù)能力,運(yùn)載火箭大型固體助推器研制計(jì)劃分為以下兩個(gè)階段:第一階段(2011年~2015年):主要以重型運(yùn)載火箭千噸級(jí)固體助推器應(yīng)用為背景,以關(guān)鍵技術(shù)突破為重點(diǎn),推動(dòng)千噸級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)工程立項(xiàng)。逐步通過(guò)直徑1m、2.25m和3.5m分段式固體發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)驗(yàn)證,全面突破千噸級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)裝藥量200t、推力500t級(jí)大型固體發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的演示驗(yàn)證。第二階段(2016年~2020年):實(shí)現(xiàn)直徑Φ3.5m,千噸級(jí)推力大型分段式固體助推器的工程研制,全面滿足重型運(yùn)載火箭技術(shù)需求。6.2初步研究過(guò)程(1)固體精神裝置的裝配航天飛機(jī)固體助推器的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造和地面試驗(yàn)都在猶它州的錫奧科爾公司瓦薩奇分部中進(jìn)行。航天飛機(jī)固體助推器燃燒室各段從瓦薩奇公司經(jīng)公路運(yùn)往鐵路入口,再通過(guò)鐵路運(yùn)往佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心發(fā)射場(chǎng)。航天飛機(jī)固體助推器點(diǎn)火裝置、殼體、燃燒室、噴管等部組件的研制全部集中在錫奧科爾公司瓦薩奇分部進(jìn)行。地面試驗(yàn)前,發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室前段與點(diǎn)火裝置連接、后段與噴管連接,各段運(yùn)往試車臺(tái)后,在試車臺(tái)進(jìn)行臥式總裝、檢測(cè),完成地面熱試車。飛行試驗(yàn)前,固體助推器在試驗(yàn)場(chǎng)立式裝配、總裝、檢測(cè)、運(yùn)輸。兩個(gè)固體助推器在發(fā)射場(chǎng)運(yùn)載器裝配大樓(VAB)中進(jìn)行裝配。首先將燃燒室各分段立式連接,再將助推器與液體芯級(jí)和軌道器相連接?？傃b完成后,使用運(yùn)輸車慢速將航天飛機(jī)送到發(fā)射臺(tái)。抵達(dá)發(fā)射臺(tái)后,移動(dòng)發(fā)射臺(tái)下降被安放在幾處固定座上,運(yùn)輸車駛離發(fā)射臺(tái)。(2)“阿里安”5:海上風(fēng)電平臺(tái)“阿里安”5火箭固體助推器(MPS)的研制任務(wù)主要由法國(guó)、德國(guó)和意大利承擔(dān)。德國(guó)MAN公司研制分段式殼體金屬件,然后送往意大利Avio進(jìn)行殼體的準(zhǔn)備、絕熱(前段S1也在位于Avio公司澆注23t~25t的推進(jìn)劑),完成絕熱層粘貼的S2與S3發(fā)動(dòng)機(jī)殼體被放入專門(mén)的容器里,經(jīng)海上從Avio運(yùn)到Regulus裝藥廠,法國(guó)的SNECMA提供噴管。固體助推器的總裝、檢測(cè)和地面試驗(yàn),飛行試驗(yàn)均在庫(kù)魯航天中心進(jìn)行。“阿里安”5固體助推發(fā)動(dòng)機(jī)在助推器組裝廠房里進(jìn)行,將點(diǎn)火裝置、燃燒室、噴管與TVC組裝到一起。其它部件如頭錐、反推發(fā)動(dòng)機(jī)、降落傘以及外部熱防護(hù)層也在助推器組裝廠房(BIP)內(nèi)完成組裝。每臺(tái)完成裝藥的MPS被放置在軌