北理工科技為“長征五號”首飛成功“編織火焰尾翼”
發(fā)布日期：2016-11-09 供稿：黨委宣傳部 辛嘉洋 宇航學院 攝影：宇航學院 科普中國網(wǎng)
編輯：辛嘉洋 審核：包麗穎 閱讀次數(shù)：
11月3日，我國研制的起飛規(guī)模最大、技術(shù)跨度最大、運載能力最大的新一代大型運載火箭——“長征五號”在海南文昌航天發(fā)射場成功首飛。此次成功發(fā)射，標志著我國航天總體技術(shù)躋身世界一流行列。在此次火箭發(fā)射任務中，北理工科研團隊及科技成果發(fā)揮了關(guān)鍵作用，宇航學院姜毅教授帶領(lǐng)的發(fā)射氣體動力學課題組圓滿完成發(fā)射場導流槽研制保障任務，為長征五號新型運載火箭成功發(fā)射編織出絢麗的“火焰尾翼”，為我國新一代航天發(fā)射場的建設做出了重要貢獻。
發(fā)射塔及底部導流槽
導流槽位于火箭發(fā)射塔最下端，是航天發(fā)射場最具技術(shù)含量的基礎保障設施?；鸺诎l(fā)射時會噴出超高溫高速的火焰，如果導排不暢，反射的燃氣流會對發(fā)射設施和火箭尾部產(chǎn)生嚴重影響，導致發(fā)射失敗。因此，必須在火箭底部兩側(cè)采取導流措施，將高溫的燃氣導至遠離發(fā)射架的地方。作為中國最新和最先進的海南文昌航天發(fā)射場，在建設之初就定位于滿足新一代大推力運載火箭的發(fā)射要求，發(fā)射場導流槽的設計也成為最重要的技術(shù)攻關(guān)。
文昌發(fā)射場總體設計單位經(jīng)過多年對國內(nèi)各著名研究所及高校研究機構(gòu)的認真調(diào)研，鑒于姜毅教授曾參與完成我國酒泉、西昌等載人航天發(fā)射場導流槽研究和設計，不僅在相關(guān)理論分析等基礎研究方面具有豐富的經(jīng)驗和技術(shù)優(yōu)勢，而且具備豐富的工程化經(jīng)驗與過硬的保障實力。值得一提的是，團隊不拘泥于已有技術(shù)優(yōu)勢，始終保持銳意創(chuàng)新的進取精神，憑借首創(chuàng)的“向燃氣流噴水”的關(guān)鍵技術(shù)理論突破，征服了總體設計單位。最終，北京理工大學成為新型航天發(fā)射場導流槽設計的唯一合作單位，姜毅教授團隊被選為唯一合作者，參與了我國新一代運載火箭導流槽理論研究和試驗驗證項目關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
“長征五號與現(xiàn)役運載火箭相比，無論在推力、參數(shù)、溫度、速度、火焰長度方面，還是在點火后火箭在發(fā)射臺上的停留時間等方面，都有大幅度增長，為火箭的發(fā)射帶來空前的技術(shù)難題，”姜毅教授介紹到。如何有效降低運載火箭發(fā)射時燃氣射流引起的相關(guān)效應，是我國新一代運載火箭發(fā)射場建設的關(guān)鍵技術(shù)。
向燃氣流噴水試驗
北理工配合發(fā)射場總體設計單位，用“火中澆水”的大膽創(chuàng)新，為我國新一代運載火箭導流槽理論研究和試驗驗證項目關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)書寫了漂亮的答卷。姜毅教授帶領(lǐng)7名博士生通過縮比噴水試驗，證明了通過向火箭燃氣流噴水可以大幅度降低燃氣射流核心區(qū)長度，為降低導流槽設計深度提供了重要的科學依據(jù)，為工程建設節(jié)約大量成本。團隊還完成了向高溫高速燃氣射流噴水的多種工況數(shù)值模擬，建立了數(shù)值計算模型，為導流槽的優(yōu)化設計工作提供了一種高效的技術(shù)途徑。
試驗時的雙弧形導流槽出口
據(jù)姜毅教授介紹“新一代航天發(fā)射場發(fā)射工位必須做到可以兼容發(fā)射各種大推力新一代運載火箭的要求，設計出適應性強的導流系統(tǒng)，是我國新一代航天發(fā)射場設計的關(guān)鍵技術(shù)之一?！睘檫m應長征五號嚴苛的發(fā)射需求，在時間緊、任務重的艱難背景下，姜毅課題組充分發(fā)揚了北理工人攻堅克難的科研品質(zhì)，經(jīng)過不懈努力，提出了導流槽出口雙弧面設計技術(shù)，有效降低了燃氣流對運載火箭的影響，并通過理論和試驗證明了該項技術(shù)的有效性，最終在文昌發(fā)射場發(fā)射核心區(qū)的實際導流槽建設中的到了成功應用，圓滿完成了導流槽優(yōu)化設計的理論分析任務，以保證長征五號的順利發(fā)射。
長征五號首飛成功，是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志，為我國新一代運載火箭發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎。北理工人在不懈追求“強我中華、復興民族”的道路上，將始終不忘初心、矢志國防，為中國航天事業(yè)的發(fā)展貢獻更大的力量！
宇航學院姜毅教授課題組
【姜毅教授簡介】
姜毅，男，1965年生，教授，工學博士，1982年本科考入北京工業(yè)學院飛行器工程系火箭導彈發(fā)射技術(shù)專業(yè)，1989年碩士畢業(yè)。主要從事航天發(fā)射領(lǐng)域方面的研究和教學工作。作為主要完成人，獲得國家科技進步二等獎1項，部級科技進步一等獎1項，二等獎3項和三等獎6項，發(fā)表論文80余篇（被SCI和EI收錄70余篇），出版國家出版基金項目、工信部“十二五”規(guī)劃專著《發(fā)射氣體動力學》和《發(fā)射動力學》等2部著作。完成了我國西昌、酒泉及文昌等載人航天發(fā)射場系統(tǒng)研究、導流槽的理論和試驗研究等國家重大航天工程發(fā)射相關(guān)科學研究以及重點國防工程項目中有關(guān)火箭導彈發(fā)射的關(guān)鍵技術(shù)研究攻關(guān)等工作。近年來，培養(yǎng)碩士、博士研究生60余名，其中85%從事航天、國防相關(guān)領(lǐng)域研究工作。
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