¿Qué tan difícil es fabricar un cohete exitoso?

Más difícil que alcanzar el cielo: ¿Qué tan difícil es fabricar un cohete con éxito?

El 27 de diciembre, a las 20:45, se lanzó el cohete portador Long March 5 Yao-3 desde Wenchang Aerospace en China Despega el encendido del campo. La prueba de vuelo de lanzamiento fue un completo éxito. Este fue el tercer lanzamiento del Fat Five. Hace dos días, el día 25, el vehículo de lanzamiento suborbital comercial "Exploration-1·China Science and Technology City Star" desarrollado independientemente por Beijing Xingtu Exploration Company realizó con éxito su primer vuelo en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan, escribiendo un nuevo capítulo para el desarrollo de la industria aeroespacial comercial de China. Un atrevido toque de color.

Desde el nacimiento de los cohetes a principios del siglo XX, han pasado casi cien años. Sólo unos pocos países en el mundo pueden lanzar cohetes de forma independiente, como Estados Unidos, Rusia, China, Francia y otros países. Reino Unido ¿Cuál es la dificultad de lanzar cohetes? ¿Dónde? Este artículo no discutirá los procesos de gestión como la presentación, aprobación y concesión de licencias por el momento, sino que solo hablará brevemente sobre la tecnología de cohetes.

Como vehículo, no importa qué tipo de cohete sea, además de su carga efectiva, consta de al menos tres partes, a saber, el cuerpo del cohete, el sistema de propulsión y el sistema de control. Algunos cohetes también tienen diversas funciones como la autodestrucción y la telemetría.

Un proyectil de cohete calificado debe tener propiedades básicas como alta resistencia, resistencia a altas y bajas temperaturas, baja densidad y fácil procesamiento, y debe complementarse entre sí y ser indispensable si la fuerza no es suficiente. no podrá soportarlo durante el vuelo. Una gran aceleración provocará deformación o incluso destrucción;

Si la resistencia a la temperatura no es buena, no podrá soportar el calor aerodinámico generado por la alta velocidad. vuelo y fricción del aire, lo que hace que la temperatura interna del cohete aumente y se deteriore rápidamente. Si la densidad es grande, la capacidad de carga útil del cohete disminuirá incluso si se cumplen las tres primeras condiciones; el procesamiento es muy difícil.

Los materiales de aleación de alta precisión y los materiales compuestos garantizan el rendimiento estructural de los cohetes, pero cómo obtener y procesar estos materiales se ha convertido en el primer obstáculo que desconcierta a muchos países. Las fórmulas y procesos de los materiales estructurales de cohetes en varios países son estrictamente confidenciales. Incluso si se utilizan materiales ya preparados para la investigación y el desarrollo inversos, deben pasar por cientos de pruebas y análisis antes de que sea posible descubrir los tipos de elementos correctos. proporciones.

Sin embargo, este es solo el primer paso en un largo viaje de miles de millas. ¿Cómo controlar una gran cantidad de parámetros del proceso, como la temperatura, la humedad, el tiempo y la tasa de ajuste? causan cambios de vinculación en otros parámetros y las consecuencias de los cambios. Todas estas cantidades de proceso y sus innumerables permutaciones y combinaciones deben experimentarse una por una para garantizar que la calidad de las materias primas de las piezas estructurales sea controlable.

Suponiendo que se hayan superado los dos primeros obstáculos, el siguiente desafío es cómo procesar estas materias primas de alta resistencia y altas temperaturas para darles la forma final requerida, y cómo garantizar una resistencia y un espesor constantes. de las piezas procesadas uniformes y bien selladas. Cabe señalar que incluso los eslabones ligeramente débiles pueden causar fatiga mecánica en la vibración de alta frecuencia del cohete después del despegue, lo que resulta en daños estructurales o incluso la desintegración del cohete. Se lanzó el cohete portador GSLV-F06. La explosión se produjo después de dos minutos en el aire y fue provocada por la rotura del conector de la hélice.

Preste atención al motor del cohete. Como corazón del cohete, los materiales estructurales del motor del cohete tienen requisitos de rendimiento más altos que los materiales de la carcasa. Al mismo tiempo, el propulsor del motor también es una de las mayores dificultades. Al igual que la producción de materias primas de carcasa, ya sea un motor sólido o líquido, se necesitan décadas para obtener combustible de alto rendimiento en grandes cantidades, de manera estable y segura. de acumulación de habilidades.

Los propulsores de diferentes generaciones tienen eficiencias de combustión y densidades de energía muy diferentes. Incluso nuestro país solo ha dominado la tecnología de propulsores de hidrógeno líquido/oxígeno líquido en los últimos años. Además, como sistema de potencia complejo, el motor también necesita resolver problemas como la estabilidad de alta presión, una refrigeración eficiente y una combustión estable.

Cabe mencionar que el mismo día en que el Discovery 1 realizó con éxito su primer vuelo, Beijing Interstellar Glory Space Technology Co., Ltd. completó la prueba completa de 500 segundos del líquido reutilizable "Focus 1". motor de metano de oxígeno por primera vez La prueba de largo alcance del sistema muestra que el motor funciona normalmente y los parámetros son estables, lo que significa que la industria aeroespacial privada de mi país ha completado la acumulación y avance de tecnologías clave en el motor. y es un gran paso hacia la entrega del producto.

Mientras solucionamos los problemas de materiales y energía, también debemos considerar cómo hacer que el cohete vuele de manera más estable.

El cohete preestablecerá la trayectoria de vuelo antes de despegar. Después del despegue, debe ajustar su actitud en cualquier momento para corregir la ruta y garantizar que el cohete complete la misión de entrega de acuerdo con la trayectoria predeterminada. El cohete se basa en giroscopios, acelerómetros y GPS para captar su actitud y posición en tiempo real, sincroniza los datos con el sistema de control para calcular desviaciones y correcciones y, finalmente, controla el timón de gas y la boquilla para reaccionar y completar un ciclo de control.

En este proceso, si el cohete puede detectar cambios en el tiempo, responder a tiempo y si la respuesta es efectiva está estrechamente relacionado con el nivel de software y hardware a altas velocidades de hasta varios kilómetros por hora. En segundo lugar, la respuesta es ligeramente Si el cohete es lento o no está en su lugar, el cohete puede desviarse del plan preestablecido. En casos graves, incluso puede hacer que el cohete pierda el control y se estrelle.

Además, los cohetes, como creaciones muy refinadas e integradas, cómo combinar perfectamente las distintas partes, coordinarlas y hacerlas redundantes es una ciencia en sí misma. Con la formación a largo plazo de la industria aeroespacial y los talentos del país, las empresas aeroespaciales comerciales de mi país se han embarcado en el tren expreso del desarrollo aeroespacial de China.

Estrictamente hablando, la construcción de cohetes es un trabajo que no admite deficiencias. Requiere una gran cantidad de talentos de investigación científica maduros y personal capacitado bajo una gestión altamente científica, y cerca de 10.000 productos o tecnologías exitosas. Tras innumerables simulaciones, cálculos, experimentos y fallos, se puede construir con éxito, lo que pone de relieve aún más la rareza de los avances en la tecnología de cohetes comerciales.