北理工科技為長征五號首飛編織“火焰尾翼”

　　11月3日，我國研制的起飛規(guī)模最大、技術跨度最大、運載能力最大的新一代大型運載火箭——“長征五號”在海南文昌航天發(fā)射場成功首飛。此次成功發(fā)射，標志著我國航天總體技術躋身世界一流行列。在此次火箭發(fā)射任務中，北理工科研團隊及科技成果發(fā)揮了關鍵作用，宇航學院姜毅教授帶領的發(fā)射氣體動力學課題組圓滿完成發(fā)射場導流槽研制保障任務，為長征五號新型運載火箭成功發(fā)射編織出絢麗的“火焰尾翼”，為我國新一代航天發(fā)射場的建設做出了重要貢獻。

　　發(fā)射塔及底部導流槽

　　導流槽位于火箭發(fā)射塔最下端，是航天發(fā)射場最具技術含量的基礎保障設施。火箭在發(fā)射時會噴出超高溫高速的火焰，如果導排不暢，反射的燃氣流會對發(fā)射設施和火箭尾部產(chǎn)生嚴重影響，導致發(fā)射失敗。因此，必須在火箭底部兩側采取導流措施，將高溫的燃氣導至遠離發(fā)射架的地方。作為中國最新和最先進的海南文昌航天發(fā)射場，在建設之初就定位于滿足新一代大推力運載火箭的發(fā)射要求，發(fā)射場導流槽的設計也成為最重要的技術攻關。

　　文昌發(fā)射場總體設計單位經(jīng)過多年對國內(nèi)各著名研究所及高校研究機構的認真調(diào)研，鑒于姜毅教授曾參與完成我國酒泉、西昌等載人航天發(fā)射場導流槽研究和設計，不僅在相關理論分析等基礎研究方面具有豐富的經(jīng)驗和技術優(yōu)勢，而且具備豐富的工程化經(jīng)驗與過硬的保障實力。值得一提的是，團隊不拘泥于已有技術優(yōu)勢，始終保持銳意創(chuàng)新的進取精神，憑借首創(chuàng)的“向燃氣流噴水”的關鍵技術理論突破，征服了總體設計單位。最終，北京理工大學(分數(shù)線,專業(yè)設置)成為新型航天發(fā)射場導流槽設計的唯一合作單位，姜毅教授團隊被選為唯一合作者，參與了我國新一代運載火箭導流槽理論研究和試驗驗證項目關鍵技術攻關。

　　“長征五號與現(xiàn)役運載火箭相比，無論在推力、參數(shù)、溫度、速度、火焰長度方面，還是在點火后火箭在發(fā)射臺上的停留時間等方面，都有大幅度增長，為火箭的發(fā)射帶來空前的技術難題，”姜毅教授介紹到。如何有效降低運載火箭發(fā)射時燃氣射流引起的相關效應，是我國新一代運載火箭發(fā)射場建設的關鍵技術。

　　向燃氣流噴水試驗

　　北理工配合發(fā)射場總體設計單位，用“火中澆水”的大膽創(chuàng)新，為我國新一代運載火箭導流槽理論研究和試驗驗證項目關鍵技術攻關書寫了漂亮的答卷。姜毅教授帶領7名博士生通過縮比噴水試驗，證明了通過向火箭燃氣流噴水可以大幅度降低燃氣射流核心區(qū)長度，為降低導流槽設計深度提供了重要的科學依據(jù)，為工程建設節(jié)約大量成本。團隊還完成了向高溫高速燃氣射流噴水的多種工況數(shù)值模擬，建立了數(shù)值計算模型，為導流槽的優(yōu)化設計工作提供了一種高效的技術途徑。

　　據(jù)姜毅教授介紹，“新一代航天發(fā)射場發(fā)射工位必須做到可以兼容發(fā)射各種大推力新一代運載火箭的要求，設計出適應性強的導流系統(tǒng)，是我國新一代航天發(fā)射場設計的關鍵技術之一”。為適應長征五號嚴苛的發(fā)射需求，在時間緊、任務重的艱難背景下，姜毅課題組充分發(fā)揚了北理工人攻堅克難的科研品質(zhì)，經(jīng)過不懈努力，提出了導流槽出口雙弧面設計技術，有效降低了燃氣流對運載火箭的影響，并通過理論和試驗證明了該項技術的有效性，最終在文昌發(fā)射場發(fā)射核心區(qū)的實際導流槽建設中的到了成功應用，圓滿完成了導流槽優(yōu)化設計的理論分析任務，以保證長征五號的順利發(fā)射。