可重複使用火箭:星際榮耀新發動機完成模擬試車
中國民營航天企業星際榮耀宣布,“焦點一號”可重複使用液氧甲烷發動機已於4月26日順利完成500秒飛行模擬試車,獲得圓滿成功。本次試車,成功考核了箭上電氣控制系統與焦點一號發動機的匹配性,特別是星際榮耀自研的發動機控制器“星動一號”,適配焦點一號發動機的所有軟硬件接口,時序指令動作準確,發動機推力調節精準順滑。
本次試驗由箭上控制系統按預定流程,對發動機所有時序和工作過程進行控制,包括推力調節,標誌著箭上電氣系統和動力系統實現精確配合,為下一步的垂直起降試驗奠定了基礎。
以往試車狀態相比,此次試車包括燃氣發生器點火、推力室點火、相關閥門控制在內的所有時序控制,均由雙曲線二號火箭的電氣系統負責,發動機按照主動段飛行和返回段飛行的推力包絡要求,在100%→50%→100%推力範圍內連續穩定工作。
至此,雙曲線二號火箭電氣系統對焦點一號發動機的完整控制能力得到驗證,具備了參加飛行試驗的條件。
與傳統火箭發動機控制相比,可重複使用變推力發動機對控制提出了更高要求:
一是對參數監測要求更高。
火箭發動機要想實現重複使用,必須對發動機參數進行精確、可靠測試,判斷發動機狀態良好,才能再次投入使用,推力調節也必須依賴參數進行閉環控制。
二是對控制系統可靠性要求更高。
此次試車包括推力調節控制、發動機時序控制兩大方面,涉及傳感器採集、推力調節控制算法、推力調節控制器、推力調節機構、發動機閥門控制、發動機點火、關機控制等,技術狀態復雜,可靠性要求極高。
成功完成此次試車推力調節控制和發動機時序控制任務的,是星際榮耀自主研發的、針對液體火箭發動機進行高效控制的智能“大腦”——“星動一號”。
作為焦點發動機的“控制中樞”,星動一號分功能模塊設計,採用交叉冗餘的重構型設計架構,能夠實現發動機的啟動關機控制、時序控制、連續可變推力調節、搖擺、遙測量採集、故障診斷、快速檢測與智能維護等功能。
在發動機試車過程中,星動一號能夠準確控制發動機各個時序及各個閥門動作,精確地控制發動機的推力及擺動,全面測量發動機各項參數並進行健康監測、故障診斷及最優管理,使發動機達到各種設計工況並工作在最佳狀態。
基於星動一號這一核心控制設備,星際榮耀電氣控制技術團隊針對各種故障模式進行了全面、細緻的半實物仿真,對惡劣工況下系統的設計裕度進行了多輪复核;
進行了多輪綜合試驗,並在試車台上開展了48小時拷機試驗、應急流程合練及測試,對系統進行了全面考核;
針對關鍵時序,公司電氣控制團隊和動力設計團隊對設計結果進行獨立確認,對試驗數據進行背靠背判讀,以確保試車結論全面、穩定、真實,測試有效。
本次試車成功驗證了焦點一號發動機與控制系統特別是星動一號的匹配性,考核了真實負載和真實熱、力工況下發動機控制系統的適應性,對焦點一號發動機預冷時序控制、啟動控制、關機控制、回收處理、信息採集、推力調節控制、故障診斷等全流程工作環節進行了全面真實的考核,為可重複使用運載火箭雙曲線二號的一子級米級、公里級、百公里級垂直起降飛行試驗進一步奠定了堅實的基礎。
著陸裝置示意圖
著陸裝置靜力試驗示意圖
著陸裝置承力件產品