关注我,带你了解中国崛起背后的科技逆袭故事!

▲五星红旗迎风飘扬

2000年,当中国决定研发液氧煤油发动机的消息传到欧美后,欧美人不屑地说到:

液氧煤油发动机,中国人就是设计出来,也绝无可能造的出来!”

就在前不久,咱们种花家新一代大型运载火箭“长征五号”(CZ-5),成功把问天实验舱送入太空,这一幕让无数中国人欢呼,更让中国航天人泪目,为了这一刻,他们已经付出了太多太多......

今天胖先生我要和大家分享的故事,就是中国航天发展史上一个里程碑似的科技逆袭,而自此之后,全球再也无人敢在火箭技术方面,对中国人指指点点了!

话说在1980年以后,种花家为了能在航天动力技术领域实现新的突破,一众航天工程师们开始论证起新一代运载火箭发动机技术,利用10年左右时间分别开展了液氧烃发动机和液氧煤油发动机的关键技术攻关,在取得一定的科研成果的基础上,2000年高压补燃循环液氧煤油发动机项目被批准,目标是在未来20年内研制出中国120吨级推力的液氧煤油发动机,型号YF-100!

说起咱们的这个YF-100发动机,那可是相当了不得!它采用的是目前世界上最为先进的富氧燃气发生器富燃推力室补燃循环方案,主要由推进剂供应系统、起动点火系统、测控系统、吹除系统、调节系统、推力传递系统等组成,氧化剂采用液氧,燃料为煤油,可通过蒸发器加热箭体供应氦气用于氧贮箱增压。内侧发动机伺服机构以高压煤油作为动力源牵动发动机实现摇摆,为火箭提供俯仰、偏航、滚转等控制力,总之,相较于上一代发动机,YF-100的各方面性能都上了一个新台阶。

▲YF-100发动机双机模式

如此高性能的YF-100发动机,其研发过程自然也是阻力重重,别的不说,就单说高温合金材料这一项,就难住了一众的中国航天工程师们。

看到这我想有的小伙伴们就说了:“不就是个耐高温的材料吗?不至于如此大惊小怪吧!”

列位,您要是知道当YF-100发动机点火后,最高温度能够达到3000℃后,恐怕就不会这么说了,要知道铁的熔点仅是1538℃,试想下如果把一块普通的铁放在这样的高温高压还富氧的环境下,恐怕连1秒钟都坚持不了,就得变成一捧灰渣,还谈什么火箭上天呢?

这就是为啥欧美人听闻咱中国的YF-100液氧煤油发动机后,会不屑一顾的说出文章开头那句话的底气所在:

只要你解决不了高温合金材料问题,那再好的设计,也是空谈!

“列位,高温合金材料的研制,是我们研发新一代火箭发动机的前提,没有这种高温合金,我们的所有设计都是空谈,所以你们的责任很重!”

“请领导放心!我单位有几十年的高温合金材料研发经验,一定能够按时完成任务!”

当研发任务下发到中国钢研科技集团特殊钢研究院后,工程师们信心满满,显然,这次他们低估了这次任务的难度。

按照之前的经验,工程师们按照不同的材料配比,炼制了大量的高温合金材料样本,一一上台检验,但很快,实验结果就如一盆冷水一样,浇灭了大家内心的希望。

大家辛辛苦苦炼制的多种高温合金,结果没有一个能够在3000℃高温环境下,扛过3秒钟,它们在实验结束后,几乎连渣渣都没有剩下!

▲转子炉炼钢

工程师们都傻眼了,面对无情的失败,他们终于开始正视困难:

“看来,这次的任务,是我们之前几十年的经验也无法解决的!”

“依我看,不如我们想办法搞一些欧美同类型材料来剖析,破解这种合金的材料和配比问题!”

“想啥呢?这种合金在欧美也是顶级机密,我们是绝无可能从欧美弄到哪怕1g的!”

“是的,求人不如靠自己,为了日后不被欧美卡脖子,这次我们必须要靠自己来解决这个难题!”

为了尽早解决问题,中国工程师们齐聚一堂,共同探讨难题,复盘前段时间的全部实验,希望在其中能够发现失败的根源所在。

经过无数个日夜的复盘模拟,大家总算找到了问题的原因:一个是合金材料众多,需要包括C、Mn、Si、Cr、Mo、W、Al、Cu、Fe、B、Co、Zr、Nb、Ni等在内的30多种元素,另一个是各元素配比比例的窗口极窄,多一点或者少一点都达不到预期效果。学过排列组合的网友肯定就能明白,要想在以上两点限制中找出最合适的方案,那就意味着必须要进行天量的实验来摸排!

▲中国科学家

为了完成实验任务,人送绰号“拼命三郎”葛李虎(时任航天科技集团六院十一所液氧煤油发动机主任设计师),带领科研攻关团队,开启了没日没夜的疯狂模式,他们一点点的试错,在不断的失败中总结经验,慢慢的压缩了各材料的配比比例区间,逐渐接近了成功。

“报告领导,今天我们炼制了两炉合金,有一炉失败,但另外一炉成功了!”

这已经不知道是葛李虎团队的第几次实验了,终于在这一天即将结束时,大家期盼的好消息来了!

“快,赶紧把那一炉成功的实验数据拿给我看!”

葛李虎激动得双手直抖,他一遍又一遍地看着那份实验数据单,口中喃喃道:

“终于成功了,我们终于迈出这第一步了!”

就这样,在葛李虎团队夜以继日的奋战下,仅用2年,他们就成功研制出了抗高温高压的高温合金,打破了欧美“中国人做不出来高温合金材料”的嚣张论断。

解决了YF-100发动机的高温合金材料问题,接下来中国航天工程师们又花费了将近10年时间,先后解决了大推力补燃循环发动机起动及稳定性控制技术、高压大流量推力室稳定燃烧及冷却技术、高压大流量高功率涡轮泵技术、大推力液体火箭发动机工况调节技术等80余项设计、制造和试验关键技术,于2000年完成了YF-100首台发动机的整机试车,并于2012年通过研制专项验收,允许交付飞行使用,为“胖五”的顺利升空打下了坚实的基础!

▲液氧煤油补燃循环发动机系统图

2016年11月3日,搭载YF-100发动机的“胖五”首飞成功,直到今日,“胖五”在中国航天发展史上,早已成为不可或缺的存在。

短短20年的时间,欧美也早已从原来捏着鼻子嘲笑中国的王者,沦落成了央求中国航天“带我一起玩”的小弟,这期间的变化,让人唏嘘不已。

中国人,一定行!