最近,生產汽車的吉利旗下公司在社交網站上招聘火箭總師,布局商業航天領域。目前,浙江時空道宇科技有限公司自主設計完成的首發兩顆低軌衛星目前已通過各項鑑定試驗與測試,預計將於2020年內完成發射,低軌衛星布局將為高級別智能駕駛提供高精度定位服務。現在又要招聘火箭總師,難道吉利老闆以為火箭就是一個大號的二踢腳不成?
無論是固體運載火箭還是液體運載火箭,無論是單級運載火箭還是多級運載火箭,其主要的組成部分均包括結構系統(又稱箭體結構)、動力裝置系統(又稱推進系統)和控制系統,這三大系統稱為運載火箭的主系統。主系統的可靠與否,將直接影響運載火箭飛行的成敗。
此外,運載火箭上還有一些不直接影響飛行成敗並由箭上設備與地面設備共同組成的系統,例如遙測系統、外彈道測量系統、安全系統和瞄準系統等。
結構系統是運載火箭的基體,它用來維持火箭的外形,安裝、連接火箭各系統內的所有儀器、設備,承受火箭在地面運輸、發射操作和在飛行過程中箭上的各種載荷。
動力裝置系統是產生推力,推動運載火箭飛行的裝置。對液體火箭來說,動力裝置系統由推進劑輸送、增壓系統和液體火箭發動機兩大部分組成。固體火箭的動力裝置系統較為簡單,它的主要部分就是固體火箭發動機,推進劑直接裝在發動機的燃燒室殼體控制系統用來控制運載火箭沿預定彈道正常飛行。
控制系統由制導系統、姿態控制系統、電源供配電和時序控制系統三大部分組成。制導系統的用途是控制運載火箭按預定的彈道運動,把有效載荷送到預定的空間位置。姿態控制系統(又稱姿態穩定系統)的功用是糾正運載火箭飛行過程中的俯仰、偏航、滾動誤差,使之保持正確的飛行姿態。電源供配電和時序控制系統則按預定飛行時序實施供配電控制。
遙測系統的功用是把火箭飛行中各系統的工作參數及環境參數測量出來,通過火箭上的無線電發射機將這些參數送回地面,由地面接收機接收;亦可將測量所得的參數記錄在火箭搭載的磁記錄器上,在地面回收磁記錄器。這些測量參數既可用來預報太空飛行器入軌時的軌道參數,又可用來鑑定和改進運載火箭的性能。一旦運載火箭在飛行中出現故障,這些參數就是故障分析的依據。
外彈道測量系統的功用是利用地面的光學、無線電設備與裝在運載火箭上的對應裝置一起對飛行中的運載火箭進行跟蹤,並測量其飛行參數,用來預報太空飛行器入軌時的軌道參數,也可用來作為鑑定製導系統精度和進行故障分析的依據。
安全系統的用途是當運載火箭在飛行中出現故障不能繼續飛行時,將其在空中炸毀,避免運載火箭墜落過程中給地面造成災難性的危害。安全系統包括運載火箭上的自毀系統和地面的無線電安全系統兩部分。箭上的自毀系統由測量裝置、計算機和爆炸裝置(炸藥筒)組成。當運載火箭的飛行姿態、飛行速度超出允許的範圍時,計算機會發出引爆爆炸裝置的指令,使運載火箭在空中自毀。無線電安全系統則是由地面雷達測量運載火箭的飛行軌道,當運載火箭的飛行超出預先設定的安全範圍時,從地面發出引爆箭上爆炸裝置的指令,由箭上的接收機接收後將火箭在空中炸毀。
瞄準系統的作用是在發射前對運載火箭進行初始方位定向。瞄準系統由地面瞄準設備和運載火箭上的瞄準設備共同組成。
其中火箭動力系統核心火箭發動機的研發就是一個非常耗費時間、金錢的事,其試驗工作持續很長時間。2010年8月31日美戰神火箭發動機進行低溫試驗 推力達1633噸,該項火箭發動機試驗耗資7500萬美元。
研製新型號固體火箭發動機一般要經歷研究、設計、試製、試驗等四個基本環節組成的一個循環。試驗在這個循環中處於關鍵地位。這不僅因為發動機的性能、精度、可靠性需要通過實驗來評定、驗證,而且還因為發動機研製過程中一些主要問題要依靠試驗來暴露,依靠試驗來尋找解決問題的途徑。
試驗在發動機研製的預研、模樣、初樣、試樣和批生產諸階段都起著重要作用。
在預研階段,側重於發動機新的設計理論、新的結構形式、新材料、推進劑新的配方等單項技術研究與攻關。這期間不僅要做單項或部件試驗,同時也要把諸項新技術綜合設計在一個「綜合試驗發動機」上做地面點火試驗,進行綜合考核,來驗證發動機新的設計理論的正確性、新的結構形式的可行性、新材料與新配方的先進性和工藝適應性。一般說來,只有通過預研階段充分試驗考驗過的新技術才允許在新的型號研製中採用。舉例:某水衝壓發動機的研製。
在模樣階段,試驗的主要作用在於考核發動機設計方案的可行性、結構合理性、所採用的各項新技術的相互匹配性、協調性。通過試驗暴露問題,為改進設計指出方向和尋找途徑。
在初樣階段,發動機的總體方案已經確定,各部件的結構、材料及推進劑配方已經基本確定,一般不再做重大調整。這個階段,發動機要進行大量的使用性試驗即模擬使用環境條件的試驗,如:振動、加速度、衝擊、運輸、溫度循環、貯存等試驗。經這些環境試驗的發動機一般都要再做地面點火試驗,考核發動機經過環境試驗後工作的可靠性。同時還要對發動機的性能參數作出評價:是否滿足火箭的戰術技術要求。還要對工藝可行性、穩定性作出評價。
在試樣階段,一般要進行組成發動機試驗,對發動機性能參數的精度作出評價,所以試樣階段的試驗屬於精度試驗,為飛行試驗提供數據。該階段試驗還要繼續考核工藝穩定性,為定型生產提供依據。
在批生產階段,進行定型後的鑑定性抽樣試驗。其作用是檢驗工藝穩定性與可靠性、檢驗發動機性能參數是否落在設計規定的範圍內。
火箭發動機試驗研究是火箭發動研製工作的重要組成部分,火箭發動機的研發不是完全設計出來的,而是不斷試驗出來的。
如此看來,吉利招聘的火箭總師應該不是為了生產火箭,而是為了能夠把需求提清楚,以便供應商能夠根據需求提供符合要求的火箭,甚至直接提供發射服務,從而支撐吉利的智慧出行大戰略。