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来源:99click  作者:狂斌  发表时间:2018年08月21日 03:16

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中国发展重型火箭、可重复使用火箭技术进展等一系列中国航天动力领域的热点话题。   本报记者 邢晓婧  载人航天、探月工程、新一代运载火箭、北斗导航等这些国家重大航天工程带给国人无数的振奋与激励,而这些国家重大航天专项的实施,都离不开“液体动力国家队”——中国航天科技集团有限公司第六研究院(以下简称“六院”)的研究成果。两会期间,全国人大代表、中国航天科技集团第六研究院院长刘志让在接受《环球时报》记者专访时,回应了中国发展重型火箭、可重复使用火箭技术进展等一系列中国航天动力领域的热点话题。  建议设航天液体动力重大专项    环球时报:您建议国家设立航天液体动力重大专项,请问具体内容是什么?   刘志让:我之所以在两会上建议国家设立航天液体动力重大专项,是因为我国目前主动力的研发周期一般需要10年至15年时间。航天液体动力是航天事业的核心之一,是航天装备的心脏,是太空活动的重要基础和保障。有句话说“火箭发动机推力有多大,中国航天的舞台就有多大”。   我们研制的发动机作为火箭主动力、空间飞行器动力圆满完成了历次卫星、飞船、空间探测器发射和飞行任务,参与了载人航天、探月工程、北斗导航等重大工程,实现了常规火箭动力向新一代无毒、无污染、大推力火箭动力的更新换代。为尽早实现“航天强国”建设战略目标,液体动力必须提前谋划、超前发展。通过对标分析,我们提出了中国航天液体动力在提高核心技术指标、深化基础理论研究等方面的研究思路:第一,提高技术创新能力和研制能力。通过航天液体动力专项实施,加大共性基础技术研究,提高信息化、数字化条件下的技术创新和研制能力,补短板、除隐患,筑牢研发创新和生产制造根基,稳定产品性能,提升质量与可靠性水平,切实推动我国航天液体动力技术向世界一流水平迈进。第二,加大液体火箭发动机前沿技术研究。尽快启动重型运载火箭发动机工程研究,加大对重复使用火箭动力、天地往返组合动力、先进空间动力等先进技术攻关的支持力度,有效支撑航天强国建设的后续任务。   环球时报:您怎么评价目前中国航天技术在国际上所处的地位?   刘志让:随着载人航天与月球探测、北斗导航、高分辨率对地观测系统等国家重大科技专项的顺利实施,我国新一代运载火箭进入工程化应用,中国航天取得许多举世瞩目的辉煌成就,多项成果达到国际一流水平,中国已是名副其实的航天大国,正向航天强国迈进。目前我国有30%的航天技术指标达到国际一流水平,根据中国航天科技集团的战略部署,到2020年,我国力争实现在轨航天器数量超过200颗,年发射30次左右,超越欧盟,基本达到世界航天强国水平。到2030年,力争将这一数字提升至60%,使我国超越俄罗斯,跻身世界航天强国前列;到2045年,部分重点领域比肩美国,全面建成航天强国。现在,我们已启动实施重型运载火箭与火星探测等一批新的重大科技项目和重大工程。  介绍中国重型火箭研制进展    环球时报:两会期间有媒体报道称,中国重型火箭的500吨级液体发动机将年内问世,请介绍下研制进展。   刘志让:“问世”给人感觉好像这个事情已经成了,其实不是这样。年内问世的是500吨级液体发动机的工程样机,也就是说完成了所有关键技术的突破。目前,我们正在进行关键技术攻关和方案深化论证工作,各项工作进展顺利。发动机研制中进行了多项创新,不仅性能指标达到国际一流水平,在研制流程上,还尝试了数字化研制模式,实现了设计、制造和验证等流程优化;在研制手段上采用了大量仿真手段和智能化理念;在制造工艺上,采用了新材料和3D打印等新技术成果。现阶段发动机已完成核心组件的冷热试验验证,并成功开展了半系统热试验,500吨级发动机今年年内可完成工程样机整机装配,虽然是样机,实际上已把很多关键技术的解决途径走通了,这样以后基本上就不会有较大的方案反复了。   推举重型运载火箭的三型液体火箭发动机,为500吨级液氧煤油发动机、200吨级和25吨级液氧液氢发动机,分别用作重型运载火箭的一级、二级和三级。三型发动机比冲等核心指标均达到国际一流,将发动机最大推力提高到500吨级,是我国现役发动机最大推力的4倍以上。正式工程立项之后,还有优化设计、生产制造、试验验证、可靠性提升等一系列工作,距离工程化应用还需要8年至10年时间。   环球时报:SpaceX等公司正大力发展可重复使用火箭,这对发动机的要求远高于一次性使用发动机。请问在这方面的研究成果如何?   刘志让:我院在“十一五”期间就开展了液氧煤油发动机可重复使用技术的探索和研究,突破单台发动机不下台连续热试车、大范围推力调节等关键技术。进入“十三五”以来,我国也加快可重复使用运载器的研究力度,制定了发展规划,并提出重复使用动力的研究计划:为满足火箭垂直回收要求,持续开展液氧煤油发动机的改进研究,进一步开展提高推力调节范围和增加启动次数等工作,先行实现火箭一级的回收与可重复使用。后续针对完全可重复使用运载火箭、水平起降天地往返运载器的使用需求,我们将开展可重复使用液氧甲烷发动机、组合循环发动机的研究工作,分别实现中期一、二级火箭可重复使用、远期水平起降重复使用运载器服役的规划目标,推动重复使用航天运输领域的产业化运行。预计到2030年全部完成可重复使用火箭动力的工程研制。  深空探测动力研究有序推进    环球时报:未来中国将会开展载人登月、火星探测、空间站建设等重大工程研究工作,请问六院在相关领域有哪些研究计划?   刘志让:在空间飞行器动力方面,我院研制并形成了空间化学推进产品系列:以490N发动机为代表的高性能卫星远地点发动机,以7500N变推力发动机为代表的大范围推力调节发动机,以2500N发动机为代表的神舟飞船变轨发动机,以及各种空间姿态控制发动机。同步开展了空间电推进技术的研究和攻关,霍尔电推进系统具备工程应用条件。在后续载人登月、火星探测等任务研究中,六院将研制新的空间发动机,开展环境适应性研究,满足月球、火星表面软着陆及起飞任务需求;开展低温推进剂在轨贮存技术研究,力争实现高性能液氧液氢发动机空间长期驻留和可靠工作。同时,开展大功率空间电推进系统、空间核热动力等新型动力的研究,以适应火星探测等深空探测任务需求。   环球时报:国内有机构宣布要研制空天飞机,请问六院在中国未来空天飞机动力研制方面将发挥怎样的作用?   刘志让:空天飞机是水平起降重复使用天地往返飞行器的通俗叫法,它能够带来航天运输方式的变革。我们也关注到了这个消息,有更多力量和资本进入这个领域,大家都探索航天这条路径,百花齐放,是件好事。实话实说,空天飞机的关键和保障还是在动力上,而这方面的研制难度很大。要想真正研制空天飞机,需要优势联合才能发展更快。这方面也需要政府主动分层次、分领域引导和规划,减少风险。   六院在“十一五”期间就开始了相关动力技术的追踪和研究工作,通过对比航空发动机、火箭发动机、冲压发动机各自的优缺点后,我们认为组合动力是未来空天技术融合发展的必然趋势,是实现飞行器水平起降、天地往返的最可行的动力方案。目前,经过前期大量探索,六院在组合动力方面技术思路逐步聚焦,试验设施不断完善,部分技术已得到充分验证,形成完整的研制策划和发展路线图。在组合动力领域,我们期望联合国内优势力量共同推进研究工作。▲

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如果在几年前,有人问你,世界最大船舶是谁?   如果在几年前,有人问你,世界最大船舶是谁?既不是美国的超级航母,也不是游轮迷们眼中的海洋绿洲级,而是著名的香港船王董浩云旗下的海上巨人号油轮。之前的几艘以大著名的船  海上巨人号以其最大82万吨的排水量,458米的全长长期保持着世界最大船舶的殊荣,而且无论是从长度角度还是从排水量角度,都是如此。最上方的是诺克威克斯号就是海上巨人号(他改过好几次名字)。第二个是两万ETU集装箱船。第三个是散装船。第四个是海洋绿洲级,最后一个是世界上最长的航母企业号。海上巨人号保存下来的船锚  海上巨人号一生多有波折,在其生涯中一共经历了六个东家,在两伊战争旗舰被击沉过,修复后长期作为浮动原油库使用,2009年被拆解。目前其船锚保存在香港海事博物馆。其载重吨数为56万吨,算上自重的总重目前有两种说法,一种是77万吨,另一种是82万吨。满载状态,其干舷很低  然而,2012年,三星重工巨济岛造船厂承建了一艘超大型船舶,其长度则超过海上巨人号30米,达到488米,成为目前世界上当之无愧的最长船舶。这条“船”就是荷兰壳牌石油公司在澳大利亚油气田项目上使用的Prelude FLNG。实际上这个把东西叫做船也有点偷换概念,因为它无法自主航行,而是只具备调整角度的小型动力系统。这个东西被翻译为“浮式液化天然气装置”。出坞的FLNG,此时还未组装完成  根据壳牌公司公布的数据,这艘“船”仅装备一台6700马力的柴油机来对船体的方向、漂浮状态进行微调,而不具备自主航行能力,其长488米,宽74米,高105米,吃水深度不详。从数据上看,其长度和宽度都比海上巨人号要大,不过这个平台的吃水似乎比海上巨人号要小一些,所以在具体数据出现之前尚不能断定二者的排水量孰大孰小。Prelude FLNG的数据  壳牌自己的说法是比之前世界上最大的船要大,但是使用的确是20000标箱集装箱船,可能是默许认为海上巨人已经拆解了就不算了。要是考虑海上巨人,其实这个世界最大还得看是以哪一个指标算。一般而言,要么看吨位或排水量,要么看长度。  上图为正在建造中的Prelude FLNG,注意这艘船的船尾位置(左侧)没有螺旋桨、舵等结构,只有几个小凹槽,这几个凹槽可能是可旋转推进装置,也可能只是挂副锚或者缆绳的开口。其船尾上部的滑道应该是全封闭式救生艇施放设备。此时船上设施还没有组装,组装后的FLNG平台比上图中的要高很多。完工后的FLNG在泰晤士河的CG图  根据壳牌公司的数据,这艘工作船在满负荷运营状态下,天然气容积达到175个奥运会标准游泳池的大小,每小时工程用冷却水就要达到5000万升。据目前可以查询到的数据显示,这条船的载重吨为30万吨,船体重26万吨。满载状态下约为十艘辽宁舰的排水量,约为六艘尼米兹级。俯视图,可以看到两个延伸出船体的直升机平台  由于吃水相对较浅,所以比海上巨人号的排水量和载重吨都要小一些,但是长度和宽度都大幅超过海上巨人号。按照一般人们以船只的尺寸而不是重量判断船只大小的观念来看,这艘船已经比海上巨人号要大不少了。但是从货船计算吨位角度而言,则还比海上巨人号有一定的差距。  2017年年底,这艘浮动工作平台已经运抵澳大利亚外海的天然气田,进入试运营状态。据称其在近期将全面投产。在这艘船达到最佳工作状态时预计每年可以加工530万吨燃料(包括360万吨液化天然气,130万吨凝析油和40万吨石油气)。其保存的液化气压缩率将在600倍以上,尽管采用超低温保存,但是储藏罐压力依然很大澳大利亚海事部门表示将会加强对其巡视巡查与安全监管,避免其在恶劣天气或人为原因造成爆炸,一旦爆炸,这条工作船的威力大约是广岛原子弹威力的10-15倍。拖曳中的Prelude FLNG  相对于虽然不是特别强调航速,但是对于航速也还有一定需求的货轮,这些基本不具备自航能力的海工船一方面外形较为奇特,同时其总体而言尺寸也不小。现代钻井平台和海上炼油平台也不拘泥于方形,同时一些其他海工平台也在逐步出现。不过相对而言,人工岛和“浮动航母”实践起来较为困难,而且“固定航母”概念本身违背了航母使用重在航母机动性这一点,所以恐怕短时期内,或许不会有比FLNG更大的船只出现,或者即便有也只是差个几米,重个几千上万吨,不会明显拉开档次。。

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