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第635章 运载火箭技术

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听到对方这么说,李枭也是心中一喜。

走进了办公室,看到了设计图。

这一款运载火箭,和前世的运载火箭一样,都属于三级串联运载火箭,所谓的三级串联运载火箭,就是有三截推动器。

第一二级都是液体火箭发动机,第三级则是固体火箭发动机。

位于火箭顶部还有一个整流罩,他的作用是用于保护卫星,从而避免受气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。

而且了解决这些技术难题。

李枭和研究团队,这几年也是解决了很多问题,这才有了今日的运载火箭。

像是级间热分离技术、 整流罩设计与分离、发动机高空点火、 第三级固体发动机、姿态控制等等!

这些问题可以说想要解决每一个都很不容易。

就拿级间热分离技术来讲,顾名思义,就是一、二级间采用热分离,即二级发动机在未分离前就点火,这就要解决高温火焰排焰顺畅、结构防热、二级高空可靠点火和分离瞬间姿态稳定,这四大难题。

每一个问题都很重要。

高温火焰排焰如果不畅,那么级间段内部压力就会骤增,温度也会急剧升高,而高温高压燃气积聚在封闭空间内,也会导致烧毁级间段的结构,也就是杆系、作动机构。

这样一来严重的话就会导致灾难性的爆炸,让火箭瞬间解体。

结构防热失效,就会因为温度增高,让高温直接传导热量至箭体结构上,导致一些关键结构材料过热、软化、熔化甚至被烧穿。

至于如果出现这种结果,可想而知后果如何。

二级高空点火如果不可靠,火箭就将无法加速到所需的速度和高度,整个发射任务就会失败,毕竟二级发动机火箭可是进入轨道的关键动力源。

就算是后续恢复点火,但也会导致飞行轨迹严重偏离,最终的结果就是火箭因姿态失控或速度不足而坠毁。

分离瞬间姿态如果失稳,就和刚刚说的那样,就会让火箭偏离预定的弹道,就算是后续可以修正轨道,但也会消耗大量宝贵的推进剂,最终让火箭无法准确入轨。

这还算是好的,更严重的是如果分离时两级箭体存在相对速度差和姿态角,闹不好就会让一级箭体撞上二级箭体,从而导致结构损坏、爆炸。

这些都是可能出现的。

至于解决的方法姐就是采用“杆系级间段” 结构,来解决高温燃气顺利排出问题,从而避免火焰对一级箭体的破坏。

至于可靠点火难题,就要进行大量的实验了,这个没有捷径。

结构防热整个没有太好的办法,就是要研究出新的隔热涂层,而研究团队研究的也很顺利,成功研究出了耐烧蚀隔热涂料和烧蚀隔热涂料。

分离瞬间姿态稳定就是要通过陀螺仪、加速度计等传感器和控制系统,来进行控制,防止姿态偏差。

整流罩设计与分离,就是把保护卫星的整流罩,给分离出来,虽然说着不难,但解决起来也是一大难题。

不过更难的还是整流罩的设计,整流罩的设计它可以说是集成了气动力学、结构力学、材料科学、爆炸力学以及高级数值仿真,这才研究出来的技术。

整流罩通常尺寸巨大,像是李枭他们这一次设计的整流罩,直径就有5.2米,长度超12米。

而要知道庞大的尺寸会导致结构刚度较低,这样一来在气动力、分离力等力的作用下,就会产生较大的弹性变形。

控制不好,就会严重影响分离的轨迹和安全性。

同时整流罩又要进行“轻量化”,要知道航天领域有一句话叫做“克克黄金”,就拿整流罩来讲每减轻1公斤重量,那么就能增加有效载荷。

所以想要“轻量化”,就要研究轻质材料。

而要是其中最苛刻的要求,就是连接与分离机构,整个机构可以是说整流罩技术中最精妙的地方。

一是要求连接要绝对可靠,毕竟火箭发射会产生剧烈振动和巨大载荷下,如果连接机构有问题,那么在剧烈振动和巨大载荷下,整流罩很容易掉下来。

所以想要让整流罩保持结构的完整性和稳定性,那么就要采用线性分离装置。

来保证分离机构必须准时、同步、干净地解锁。

至于传统的爆炸螺栓分离方法,使用在整流罩上,就有些危险了,毕竟整流罩里面就是卫星,除了整流罩卫星可没保护。

这如果因为爆炸螺的冲击力,爆炸的碎片,导致卫星被破坏,那就麻烦了。

至于发动机高空点火,整个还是比较简单的,他的难点就是发动机要在60公里以上,接近真空环境点火时,因为周围环境接近真空,这就会让推进剂的点火迟滞期,从海平面的几毫秒延长至近9秒。

这放在航空上就是大问题极易导致爆燃,解决办法就是通过一系列精改造,在发动机内部创造了一个的条件尽可能解决地面环境,这样一来就能完美解决这一问题。

至于第三级固体发动机与姿态控制。

这个最难的就是姿态控制了,第三级固体发动机研究倒是很顺利,它的难点就在于固体燃料药柱在固化降温过程中,很容易发生裂纹,这个是致命的,不过这对于李枭来讲,并不算是什么。

毕竟他有完善的固体燃料配方,不用一次次去尝试,花费那么多功夫去实验。

难是姿态控制。

这是一个系统性的问题,需要研究很多东西,毕竟如何让高速飞行、结构复杂的物体,在近乎真空、充满干扰的太空中,既能保持“稳如泰山”又可以实现“灵活转身”。

这个需要考虑的点就多了。

像是火箭的结构,毕竟火箭和导弹不一样,火箭弹“又细又长”,固有频率低,柔性大,那么在飞行中就很容易产生弹性振动,这样一来就容易与姿态控制系统发生耦合,引发事故。

其次就是自身控制系统的局限,毕竟现在的元件精度不足、响应速度慢、计算能力有限,容易被干扰。

这些都是要解决的问题。

还有就是飞行环境的干扰,要知道火箭弹在飞行过程中,可是会收到很多干扰,比如动阻力、风扰、发动机推力波动等等!

这些干扰因素,都会影响到运载火箭的飞行姿态。

就拿元件精度与可靠性来讲,这个年代用的都是惯性器件,也就是陀螺仪、加速度计,这些的精度、可靠性和抗冲击振动能力,这些东西肯定不如后世产品。

但对此李枭也没办法,就算他知道更好用的技术,但以现在的技术根本就研究不出来。

计算问题,也无法像是后世一样,难以处理非常复杂的控制算法,但这个也没有办法。

可以说运载火箭的姿态控制,是一个集控制、结构、环境、计算等于一体的复杂系统性问题。

想要研究出来,对于李枭来讲,可以说是最难的一步,毕竟其它的技术,只要找对了方向很好解决。

但姿态控制里面涉及的很多技术,需要一次次测试,很折磨人。

为了能够研究出这些东西,更是用了很多土办法。

不过虽然是土办法,但只要有效果那就是好办法,毕竟只要能解决问题,管他土不土,大不了后续来进行更进一步的研究。

这个年代很多研究都是如此做的,研究出了很多土法工艺。

像是土法制造滚动轴承、土法纺织棉布、土法炼铜技术、土法炼焦的技术、土法制造高标号水泥等等!

很多都是这个年代出现的技术。

这也是没有办法的办法,毕竟在这个一穷二白的年代,在这工业技术落后的年代,只能如此。

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