听到對方這麼說,李梟也是心中一喜。
走進了辦公室,看到了設計圖。
這一款運載火箭,和前世的運載火箭一樣,都屬于三級串聯運載火箭,所謂的三級串聯運載火箭,就是有三截推動器。
第一二級都是液體火箭發動機,第三級則是固體火箭發動機。
位于火箭頂部還有一個整流罩,他的作用是用于保護衛星,從而避免受氣動力、氣動加熱及聲振等有害環境的影響。
而且了解決這些技術難題。
李梟和研究團隊,這幾年也是解決了很多問題,這才有了今日的運載火箭。
像是級間熱分離技術、 整流罩設計與分離、發動機高空點火、 第三級固體發動機、姿態控制等等!
這些問題可以說想要解決每一個都很不容易。
就拿級間熱分離技術來講,顧名思義,就是一、二級間采用熱分離,即二級發動機在未分離前就點火,這就要解決高溫火焰排焰順暢、結構防熱、二級高空可靠點火和分離瞬間姿態穩定,這四大難題。
每一個問題都很重要。
高溫火焰排焰如果不暢,那麼級間段內部壓力就會驟增,溫度也會急劇升高,而高溫高壓燃氣積聚在封閉空間內,也會導致燒毀級間段的結構,也就是桿系、作動機構。
這樣一來嚴重的話就會導致災難性的爆炸,讓火箭瞬間解體。
結構防熱失效,就會因為溫度增高,讓高溫直接傳導熱量至箭體結構上,導致一些關鍵結構材料過熱、軟化、熔化甚至被燒穿。
至于如果出現這種結果,可想而知後果如何。
二級高空點火如果不可靠,火箭就將無法加速到所需的速度和高度,整個發射任務就會失敗,畢竟二級發動機火箭可是進入軌道的關鍵動力源。
就算是後續恢復點火,但也會導致飛行軌跡嚴重偏離,最終的結果就是火箭因姿態失控或速度不足而墜毀。
分離瞬間姿態如果失穩,就和剛剛說的那樣,就會讓火箭偏離預定的彈道,就算是後續可以修正軌道,但也會消耗大量寶貴的推進劑,最終讓火箭無法準確入軌。
這還算是好的,更嚴重的是如果分離時兩級箭體存在相對速度差和姿態角,鬧不好就會讓一級箭體撞上二級箭體,從而導致結構損壞、爆炸。
這些都是可能出現的。
至于解決的方法姐就是采用“桿系級間段” 結構,來解決高溫燃氣順利排出問題,從而避免火焰對一級箭體的破壞。
至于可靠點火難題,就要進行大量的實驗了,這個沒有捷徑。
結構防熱整個沒有太好的辦法,就是要研究出新的隔熱涂層,而研究團隊研究的也很順利,成功研究出了耐燒蝕隔熱涂料和燒蝕隔熱涂料。
分離瞬間姿態穩定就是要通過陀螺儀、加速度計等傳感器和控制系統,來進行控制,防止姿態偏差。
整流罩設計與分離,就是把保護衛星的整流罩,給分離出來,雖然說著不難,但解決起來也是一大難題。
不過更難的還是整流罩的設計,整流罩的設計它可以說是集成了氣動力學、結構力學、材料科學、爆炸力學以及高級數值仿真,這才研究出來的技術。
整流罩通常尺寸巨大,像是李梟他們這一次設計的整流罩,直徑就有5.2米,長度超12米。
而要知道龐大的尺寸會導致結構剛度較低,這樣一來在氣動力、分離力等力的作用下,就會產生較大的彈性變形。
控制不好,就會嚴重影響分離的軌跡和安全性。
同時整流罩又要進行“輕量化”,要知道航天領域有一句話叫做“克克黃金”,就拿整流罩來講每減輕1公斤重量,那麼就能增加有效載荷。
所以想要“輕量化”,就要研究輕質材料。
而要是其中最苛刻的要求,就是連接與分離機構,整個機構可以是說整流罩技術中最精妙的地方。
一是要求連接要絕對可靠,畢竟火箭發射會產生劇烈振動和巨大載荷下,如果連接機構有問題,那麼在劇烈振動和巨大載荷下,整流罩很容易掉下來。
所以想要讓整流罩保持結構的完整性和穩定性,那麼就要采用線性分離裝置。
來保證分離機構必須準時、同步、干淨地解鎖。
至于傳統的爆炸螺栓分離方法,使用在整流罩上,就有些危險了,畢竟整流罩里面就是衛星,除了整流罩衛星可沒保護。
這如果因為爆炸螺的沖擊力,爆炸的碎片,導致衛星被破壞,那就麻煩了。
至于發動機高空點火,整個還是比較簡單的,他的難點就是發動機要在60公里以上,接近真空環境點火時,因為周圍環境接近真空,這就會讓推進劑的點火遲滯期,從海平面的幾毫秒延長至近9秒。
這放在航空上就是大問題極易導致爆燃,解決辦法就是通過一系列精改造,在發動機內部創造了一個的條件盡可能解決地面環境,這樣一來就能完美解決這一問題。
至于第三級固體發動機與姿態控制。
這個最難的就是姿態控制了,第三級固體發動機研究倒是很順利,它的難點就在于固體燃料藥柱在固化降溫過程中,很容易發生裂紋,這個是致命的,不過這對于李梟來講,並不算是什麼。
畢竟他有完善的固體燃料配方,不用一次次去嘗試,花費那麼多功夫去實驗。
難是姿態控制。
這是一個系統性的問題,需要研究很多東西,畢竟如何讓高速飛行、結構復雜的物體,在近乎真空、充滿干擾的太空中,既能保持“穩如泰山”又可以實現“靈活轉身”。
這個需要考慮的點就多了。
像是火箭的結構,畢竟火箭和導彈不一樣,火箭彈“又細又長”,固有頻率低,柔性大,那麼在飛行中就很容易產生彈性振動,這樣一來就容易與姿態控制系統發生耦合,引發事故。
其次就是自身控制系統的局限,畢竟現在的元件精度不足、響應速度慢、計算能力有限,容易被干擾。
這些都是要解決的問題。
還有就是飛行環境的干擾,要知道火箭彈在飛行過程中,可是會收到很多干擾,比如動阻力、風擾、發動機推力波動等等!
這些干擾因素,都會影響到運載火箭的飛行姿態。
就拿元件精度與可靠性來講,這個年代用的都是慣性器件,也就是陀螺儀、加速度計,這些的精度、可靠性和抗沖擊振動能力,這些東西肯定不如後世產品。
但對此李梟也沒辦法,就算他知道更好用的技術,但以現在的技術根本就研究不出來。
計算問題,也無法像是後世一樣,難以處理非常復雜的控制算法,但這個也沒有辦法。
可以說運載火箭的姿態控制,是一個集控制、結構、環境、計算等于一體的復雜系統性問題。
想要研究出來,對于李梟來講,可以說是最難的一步,畢竟其它的技術,只要找對了方向很好解決。
但姿態控制里面涉及的很多技術,需要一次次測試,很折磨人。
為了能夠研究出這些東西,更是用了很多土辦法。
不過雖然是土辦法,但只要有效果那就是好辦法,畢竟只要能解決問題,管他土不土,大不了後續來進行更進一步的研究。
這個年代很多研究都是如此做的,研究出了很多土法工藝。
像是土法制造滾動軸承、土法紡織棉布、土法煉銅技術、土法煉焦的技術、土法制造高標號水泥等等!
很多都是這個年代出現的技術。
這也是沒有辦法的辦法,畢竟在這個一窮二白的年代,在這工業技術落後的年代,只能如此。
