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姜毅:为长征五号编织“火焰尾翼”(图)
//m.auribault.com 2016-11-28 来源: 科技日报
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 (照片由姜毅提供)

人物档案

  姜毅,生于1965年,现为北京理工大学教授、博士生导师,宇航学院兵器发射理论与技术学科负责人,一直从事火箭导弹发射气体动力学、火箭导弹发射系统设计和发射系统仿真等的研究工作。

  11月3日晚,当长征五号点火升空时,姜毅正守在家中的电视机前,紧盯着画面中那一簇簇耀眼夺目的火焰——长征五号点火的瞬间,数百吨水喷向火箭的尾翼,顷刻间,水化作的一团团巨型的水汽,成为了当晚夜空中绚丽的“火焰尾翼”。

  历时三年,北京理工大学宇航学院姜毅教授及其团队承担的海南航天发射场导流槽理论研究及缩比试验工作,在这一刻交上了完美答卷。

 设计创意十足 却遭受质疑

  姜毅团队大胆提出用“向火焰喷水”的方法缩短火焰长度,可一浪浪的质疑声,让“喷水”方案看起来困难重重……

  长征五号,在一众火箭“兄弟”中,它是我国目前运载能力最大的新一代运载火箭,也是我国迄今为止研制的最大推力运载火箭。

  为了托举起这个庞然大物,点火时火焰同时从若干喷管中喷出,火焰的温度之高不仅能极快地熔化铸铁和铜,高温高速的燃气还会产生强大的冲击力。如果不能将其顺畅地排出,火箭反溅的燃气流会对运载火箭的安全产生严重影响,甚至可能酿成发射事故。

  而位于火箭发射台下端的导流槽,它的主要作用在于排导发射时产生的大量的高温高速燃气流,防止燃气回火或冲向地面设施,保证火箭与地面设施的安全。

  姜毅告诉科技日报记者,由于推力的增大,长征五号所需的能量相应增多,发射时所喷射的火焰长度也大幅增长,这一切都给火箭发射带来空前难题。

  “火焰长度的增加,就意味着导流槽必须挖得更深才行;而深挖导流槽就会导致施工成本大幅增加。” 总体设计单位当时就决定,发射场的导流槽必须采用新的设计思路。

  如果不挖深坑,是否可以向燃气流喷水呢?设计方案时,姜毅团队凭借多年的研究经验和技术优势,配合发射场总体设计单位,大胆提出用“向火焰喷水”的方法缩短火焰长度。

  水是否能让火焰长度减短吗?不少方案评审专家担心,火箭发射时,火箭发动机喷管出口燃气速度惊人(3个多马赫数,超过了2000m/s),水能喷得进去吗?会不会一碰到燃气边界就反弹了呢?

  一浪浪的质疑声,让“喷水”方案看起来困难重重。

10个月证明“向火喷水”可行

  面对质疑,姜毅选择用数据说话。他们利用数值建模技术实现了“向燃气流喷水”的理论分析……

  面对质疑,姜毅选择用数据说话。仅用10个月时间,姜毅团队就利用数值建模技术实现了“向燃气流喷水”的理论分析,并配合发射场总体单位完成了上百种方案设计的理论研究。

  那段时间,熬夜、加班对于姜毅来说都再寻常不过。

  当时,姜毅的团队兵分两路,一头在北京争分夺秒地进行理论计算;另一头则在西安试验场连续奋战3个多月,实验一个接一个,短时间内完成了大量的试验任务。

  拿出研究方案后,清晰的数据证明“喷水”的可行性。“同意!”这一方案得到了在场所有专家及领导的赞许。回忆起当时的那一幕,严谨而腼腆的姜毅,激动得挥起手来,摆出了一个“OK”的手势,脸上笑开了花。

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