西北工业大学固液混合探空火箭再次剑指苍穹

2023年7月24日上午,在我国西北某靶场,伴随着火箭发动机强大的轰鸣声,由西北工业大学“固体推进全国重点实验室”研制的65mm固液混合探空火箭按预定弹道轨迹直飞苍穹,完成了又一次飞行演示验证。

本次发射的固液混合探空火箭由西北工业大学航天学院刘林林老师带领学生团队对前期版本探空火箭全方位优化升级而成,“星辰火箭”团队为火箭提供了航电系统,并在总体设计和试飞实验方面提供了支持。该火箭主要由固液混合发动机、航电测量设备和回收系统三部分组成,其中固液混合发动机以含石蜡燃料/氧化亚氮作为推进剂,平均推力200N,工作时间4.8 s,所用含石蜡燃料由项目团队经多年艰难技术攻关后创制而成,兼具力学性能优异、退移速率高、成本低廉等优势。

与之前版本火箭相比,此次发射火箭所用的固液混合发动机主要进行了三项重大技术改进:首先对氧化剂喷注器及燃料药型进行了重新设计,有效提高了燃气的掺混燃烧效率,在总质量相当情况下,发动机比冲大幅提高了30%以上,比冲效率达到87%。其次,对发动机点火装置进行了改进,引入了自研的具有点火与密封双重功能的电爆阀门,不但实现了发动机安全可靠点火,而且氧化剂供给响应快、点火能量高、点火一致性好。最后,对推力室进行了防烧蚀改进,通过结构优化及耐烧蚀材料合理选用,完成了全新的推力室设计,既满足高燃烧效率发动机可靠工作需要,又为后续发动机回收再利用奠定了有力基础。

此外,在总结先前飞行试验结果的基础上,团队还对探空火箭气动外形、各部件连接方式及发射架进行了全面改进。火箭主体选用高强度碳纤维材料,满足轻质与高强度要求,火箭发动机、航电设备、伞降回收设备与火箭箭体的连接也均进行了改进设计,可高效地进行箭体维护与测试作业。

固液混合发动机的氧化剂与燃料分开储存,具有安全可靠性高及成本低廉的天然优势,并且容易实现多次启动与推力调节,在探空火箭、人工影响天气火箭、消防火箭、高速靶机、太空旅游和深空探测等领域均具有较好的应用前景,此次飞行试验标志着团队65 mm固液混合发动机技术状态已基本成熟,达到成果转化应用条件。

七月末的靶场,正值大暑节气,试验团队全体师生顶高温、战酷暑,全力以赴地投入到火箭发射工作,他们将高温凝练为干劲,用汗水浇灌出梦想,在实践中不断检验自己的科研成果,遇到的挫折与失败在火箭成功回收的那一刻都转化为今后科研道路上的前进力量。同时,团队也将继续秉持航天学院科教融合的创新型人才培养理念,积极将固液混合发动机及探空火箭平台融入实验课程建设及各层次学生创新实践活动中,全力服务于学校高质量育人工作。