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科技日報記者 付毅飛
記者7月28日從中國航天科技集團一院獲悉，該院所屬702所近日圓滿完成我國新一代載人運載火箭多機并聯(lián)靜動聯(lián)合試驗，有力支撐了該型火箭研制順利轉入初樣階段。
本次試驗是驗證新一代載人運載火箭多機并聯(lián)、箱底傳力關鍵技術的重要試驗，是型號轉入工程研制階段的標志性工作。702所所長王曉暉表示，該試驗圓滿完成標志著我國首次突破大載荷靜動聯(lián)合試驗技術，是試驗方法和試驗能力的重要創(chuàng)新，為新一代載人運載火箭采用多臺大推力發(fā)動機并聯(lián)技術奠定了堅實基礎。
“這是我國力學試驗領域迄今為止開展的規(guī)模最大、技術難度最高、試驗過程最復雜的試驗。”702所副總設計師朱曦全介紹，試驗需要突破在實際飛行工況下多臺發(fā)動機的靜態(tài)推力和振動載荷聯(lián)合加載，涉及振動彈性邊界模擬、近千噸靜載彈性加載、大靜載下的多機聯(lián)合多維振動控制和加載等關鍵試驗技術。
新一代載人運載火箭基礎級模塊直徑為5米，安裝多臺120噸發(fā)動機。朱曦全說，大推力發(fā)動機多機并聯(lián)技術是我國運載火箭首次采用，帶來了復雜結構的靜力和動態(tài)力耦合作用及在聯(lián)合載荷作用下的非線性傳遞問題，是新一代載人運載火箭需要深化攻關的關鍵技術之一。為分析解決該問題，驗證設計方案的有效性，技術團隊設計實施了我國首次多機并聯(lián)靜動聯(lián)合試驗。
自2019年起，702所同相關單位論證確定試驗技術方案。團隊依據方案，相繼突破了試驗所需各項關鍵技術，于今年研制出由28套50噸油氣支撐系統(tǒng)、多套20噸感應式振動臺和1套1000噸振動彈性邊界系統(tǒng)組成的靜動載荷聯(lián)合加載試驗系統(tǒng)。
試驗系統(tǒng)設計負責人侯京鋒介紹說，4個油氣支撐系統(tǒng)和1個感應式振動臺構成了一套靜動聯(lián)合激勵系統(tǒng)，可以模擬一臺發(fā)動機對火箭結構的激勵。多套系統(tǒng)就能夠模擬多臺發(fā)動機對火箭的激勵載荷。該試驗系統(tǒng)構成復雜，涉及多個分系統(tǒng)。團隊集智攻關，對方案及分系統(tǒng)原理設計層層迭代，攻克多項關鍵技術，將復雜的技術方案變成工程現實。
針對動靜聯(lián)合加載試驗技術難度大的問題，技術人員開展了虛實結合試驗方法研究，通過數字流程仿真和虛擬試驗確保了試驗方案的一次成功。試驗負責人畢京丹介紹，數字化流程仿真技術有效指導了試驗虛擬安裝過程，并對試驗產品和試驗系統(tǒng)裝備的裝配和調試過程進行了優(yōu)化、檢查與驗證。
此外，多部段聯(lián)合、復雜邊界和環(huán)境下的結構承載能力，以及載荷傳遞規(guī)律和結構響應，均存在未知的科學機理問題。試驗分系統(tǒng)負責人楊蓉介紹，試驗團隊創(chuàng)新采用實物試驗與虛擬試驗相結合的數字化試驗驗證思路，以實測試驗數據修正仿真計算模型，以修正后的虛擬模型識別一體化結構設計的薄弱環(huán)節(jié)，進而獲得真實工作條件的載荷和環(huán)境條件，再通過仿真驗證尾艙結構承載能力，對復雜結構傳力和響應規(guī)律做出評估。
