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航院启航讲堂解读探火任务,揭秘火箭创新

5月20日下午,航天航空学院副院长、喷雾燃烧与推进实验室主任王兵做客“启航讲堂”,为听众带来“解读探火任务,揭秘火箭创新”讲座,介绍了火星探测任务概况,讲述清华对火星登陆的贡献,分享了清华人严谨、务实、创新的航天精神。

讲座现场

讲座伊始,王兵带领大家回顾了人类火星探测的历史。约从1600年起人类就开始观测火星,上世纪60年代以来,美苏两个超级大国开始火星探索竞赛,随后越来越多国家加入其中。

火星探索需要一系列重大技术突破,要解决发射能力、环绕、着陆等问题。目前,只有美国和中国可以做到。中国行星探测任务被命名为“天问系列”,首次的火星探测任务命名为“天问一号”。它一次性完成了发射、转移、降落,是世界航天史上的一个创举。

之后,王兵向听众们介绍了“长征五号”火箭的动力系统。“长征五号”使用YF-100液氧煤油发动机,相对绿色无毒,并采用高压补燃循环,相比“长征二号F”的开式循环,推进剂利用率更高。高压补燃循环需要处理高温高压的富氧燃气,目前只有俄罗斯、中国具有相关技术。

接下来,王兵带领听众们回顾了祝融号火星车(着陆器)的降落过程。着陆器降落时先后经过伞控、动力减速等阶段。其中,动力减速段使用的7500N变推力发动机,是软着陆的关键,在此段,发动机采用针栓式结构实现变推力。“创新永远在路上”,“天问一号”中的7500N变推力发动机,已经比“嫦娥三号”中减重了60%,后续还将继续改进。

此外,王兵团队研究的液体火箭燃烧稳定性问题,在国际上也是少有人能攻克的前沿方向,解决了YF-100发动机中的燃烧稳定性问题。要进一步提升性能,需要新的循环方式,增压燃烧可能是下一代航空宇航动力的颠覆性技术。而王兵团队耕耘多年的连续旋转爆震核心技术,有可能实现空天组合动力的目标。习近平总书记一直强调,关键技术是等不来、要不来、买不来的,从“萤火一号”到“天问一号”,中国的火星探测生动地阐释了这一点。

在最后的提问环节中,针对同学们提出的全流量补燃技术、发动机寿命等问题,王兵一一进行了解答。

清华航院“启航讲堂”暨“学术人生”讲座,旨在响应“建设新时代航空强国”的号召,通过邀请航天、航空等领域的校友、专家学者、领军人才等来到学校,以讲座的形式帮助研究生同学充分了解行业发展,树立正确的就业价值观,坚定报国信念。

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