运载火箭一子级关机瞬间,二子级贮箱内的燃料在加速度状态瞬时发生改变的情况下出现前后晃动,对二子级液体发动机可靠点火产生影响,为保证二子级液体火箭能够可靠点火并稳定工作,在二子级液体发动机点火前,启动正推小火箭,使运载火箭产生数秒沿箭体正向的加速度,贮箱内的燃料在加速度作用下重新沉底。
运载火箭一子级关机后,一二子级连接解锁启动分离。该过程中,适时启动反推小火箭工作,反推发动机属于典型的短时间、大推力工作固体发动机,在短时间内产生较大的反向冲量,使与二子级分离的一子级迅速减速,避免一子级的飞行对火箭二子级的各项工作造成影响。
反推小火箭作为运载火箭一二级分离的主要动力源,要求具有低点火延迟、大推力的特性,公司自主研发的反推小火箭为满足这一特性选用超高燃速推进剂,配合颗粒化设计的点火器装药,接收到点火信号后,能够在50ms内产生45~50kN的有效推力,多台反推小火箭并联配合非电传爆系统,能够满足中大型运载火箭的分离反推需求。
正推小火箭作为运载火箭二子级贮箱内燃料沉底的动力源,要求具有低点火延时、推力稳定的特性,为满足这一特性,在研发过程中对推进剂装药药型进行大量优化工作,确保燃面的恒定,保证贮箱内的燃料能够迅速沉底并减轻晃动。正推小火箭有效推力6kN,工作时间4.5s,多台正推小火箭并联,能够满足中大型运载火箭贮箱燃料沉底的需求。
反推小火箭喷管采用20°偏置设计,正推小火箭喷管采用24°偏置设计,能够有效避免尾焰对运载火箭箭体产生影响。同时,为保证反推小火箭的高可靠性,燃烧室壳体采用超高强度钢,确保燃烧室的承压能力;喉衬选用最为稳定、成熟的碳碳复合材料保证喷管工作的稳定性、可靠性;点火元件选用航天器中已大量应用的隔板点火器,做到集性能和可靠性于一身。
此次试验圆满成功代表力箭二号液体运载火箭分离系统动力设计迈入了全新阶段。同时,将国内运载火箭级间分离用大推力正、反推小火箭的综合工作性能提升了一个台阶,通过不同的应用组合,能够满足行业内中大型运载火箭级间分离需求。