19 октября 2021 года в 11:30 в Сиане состоялись успешные испытания китайского монолитного твердотопливного ракетного двигателя собственной разработки с самой большой в мире тягой, самым высоким отношением импульса к массе и технологичным применением, что ознаменовало существенное расширение возможностей Китая в области твердотопливной энергетики. Модернизация имеет большое значение для содействия развитию технологий крупногабаритных и тяжелых ракет-носителей в будущем.
Успешная разработка твердотопливных ракетных двигателей не только является результатом упорного труда и мудрости бесчисленных ученых, но и не может обойтись без вклада многих химических материалов, таких как продукты вольфрама и молибдена.
Твёрдотопливный ракетный двигатель (ТРД) — это химический ракетный двигатель, работающий на твёрдом топливе. Он состоит из корпуса, заряда, камеры сгорания, соплового узла и устройства зажигания. При сгорании топлива камера сгорания должна выдерживать высокую температуру около 3200 градусов и высокое давление около 2×10^7 бар. Учитывая, что она является одним из компонентов космического аппарата, необходимо использовать более лёгкие, высокопрочные и жаропрочные сплавы, например, на основе молибдена или титана.
Сплав на основе молибдена – это цветной сплав, образованный добавлением других элементов, таких как титан, цирконий, гафний, вольфрам и редкоземельные элементы, с молибденом в качестве матрицы. Он обладает превосходной стойкостью к высоким температурам, высоким давлениям и коррозии, а также легче обрабатывается, чем вольфрам. Он легче по весу, поэтому лучше подходит для использования в камерах сгорания. Однако стойкость к высоким температурам и другие свойства сплавов на основе молибдена обычно уступают свойствам сплавов на основе вольфрама. Поэтому некоторые детали ракетных двигателей, такие как гильзовые каналы и трубки зажигания, по-прежнему необходимо изготавливать из сплавов на основе вольфрама.
Вкладыш горловины – это материал, из которого изготавливается облицовка горловины сопла твердотопливного ракетного двигателя. В связи с суровыми условиями эксплуатации он должен обладать свойствами, аналогичными свойствам материала топливной камеры и материала трубки зажигания. Обычно он изготавливается из композитного материала на основе вольфрамовой меди. Вольфрамовая медь – это металл, охлаждающийся самопроизвольно, что позволяет эффективно предотвращать деформацию объема и изменение характеристик при высоких температурах. Принцип охлаждения заключается в том, что медь в сплаве при высокой температуре переходит в жидкое состояние и испаряется, поглощая большое количество тепла и снижая температуру поверхности материала.
Запальная трубка — одна из важных частей системы зажигания двигателя. Обычно она устанавливается в дульном срезе огнемета, но должна быть глубоко погружена в камеру сгорания. Поэтому материалы, из которых она изготовлена, должны обладать высокой термостойкостью и устойчивостью к абляции. Сплавы на основе вольфрама обладают превосходными свойствами, такими как высокая температура плавления, высокая прочность, ударопрочность и низкий коэффициент объемного расширения, что делает их одними из предпочтительных материалов для изготовления запальных трубок.
Видно, что вольфрамово-молибденовая промышленность внесла свой вклад в успех испытаний твердотопливного ракетного двигателя! По данным Chinatungsten Online, двигатель для этого испытания был разработан Четвёртым научно-исследовательским институтом Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий. Диаметр двигателя составляет 3,5 метра, а тяга — 500 тонн. Благодаря ряду передовых технологий, таких как сопла, общие характеристики двигателя достигли передового мирового уровня.
Стоит отметить, что в этом году Китай осуществил два запуска пилотируемых космических кораблей. 17 июня 2021 года в 9:22 была запущена ракета-носитель «Чанчжэн-2F» с пилотируемым космическим кораблём «Шэньчжоу-12». Не Хайшэн, Лю Бомин и Лю Бомин успешно стартовали. Тан Хунбо отправил в космос трёх астронавтов; 16 октября 2021 года в 0:23 была запущена ракета-носитель «Чанчжэн-2F» «Яо-13» с пилотируемым космическим кораблём «Шэньчжоу-13», которая успешно вывела в космос Чжай Чжигана, Ван Япина и Е Гуанфу. Отправлены в космос.
Время публикации: 19 декабря 2021 г.