美国对我们禁运的火箭振动台,中国不仅成功造出,还超过了美国
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|航空航天工业对振动测试有特殊要求。在发射或高速飞行过程中,会出现“抖动”问题。晃动会导致航空航天设备发生各种规模的故障。因此,如果不出现“晃动”的问题,如果解决了,结果将不堪设想。
因此,结构件和系统级振动测试在航天器(卫星、探测器)的验证和鉴定过程中发挥着非常重要的作用。 20世纪50年代和1960年代是美国和苏联争夺太空霸权的关键时期。
1969年美国土星五号载着阿波罗成功登陆月球后,苏联决定研制N1超重型火箭以追赶美国。火箭整体高度105米(相当于30层楼),满载重量近2800吨(相当于小型护卫舰的排水量),采用44台大推力发动机。
火箭在准备发射时突然爆炸,造成150多人当场死亡,事故原因是一种被称为“纵向耦合振动”的现象。这种现象是由每台发动机产生的推进力变化引起的,由于它配备了44台高推力发动机,所以可以想象会发生什么样的振动。一旦发生纵向耦合振动,燃油泵的压力就会因加速度的波动而变得不稳定,加速度的波动增大,最终振动与火箭的共振频率相匹配,从而导致悲剧的发生。
此后,航天器非常重视通过振动测试来验证制造系统的完整性,而航空航天振动测试系统一般包括振动台、功率放大器、水平滑台和控制测量系统组成。
顾名思义,最重要的设备就是振动台,它是模拟振动试验的,它可以模拟航空航天设备运输和发射过程中的振动环境,是以前必不可少的重要设备。世界上只有少数国家能够制造如此高精度的设备,而为了发射到太空,需要满足这些要求的振动台。
振动台有三种类型:一种是通过多个液压振动驱动器并联形成振动台;一种是通过多个液压振动驱动器并联形成振动台。其优点是容易实现大推力、高自由度。缺点是成本较高且难以实现更高的频率。土星5号超重型火箭是继苏联Energia火箭之后第二强大的火箭。使用并联的八个液压执行器在振动台上对其进行了测试。
另一种类型是电动振动台。具有频率范围宽、波形失真小、控制方便等优点,可实现多个振动台的同步运行。
还有液电混合动力,2008年NASA建造了一个新的具有100万磅(450吨)驱动力的振动平台进行测试。它采用16+4(垂直+水平)混合液压和电动执行机构,并进行6-DOF(全自由度)测试,测试物体的最终尺寸可能达到直径7.2米,高度22.8米。
20世纪90年代以来,随着我国航空航天事业的快速发展,现有的振动台在台面尺寸和推力方面已能满足新一代火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间站等航天器的振动试验要求。已经变得不可能满足了。为了限制中国航天事业的发展,中国要求美国购买9吨重的电动摇台,但美国最终拒绝了中国的要求。
美国国防部甚至明确表示,“为了遏制中国航天工业的崛起,禁止向中国出口9吨级振动测试产品平台”。
“既然买不到,那我就自己做一个。当时海外唯一有最大推力35吨的电动振动台,要做的话就尽力而为吧。” .”苏州东菱振动测试仪器公司随即推出了35吨电动振动台,并于2008年成功研发了该项目,打破了欧美国家对该设备的技术垄断和禁运,成为目前最先进的电动振动台。在当时的世界上。
2012年,苏州东菱振动测试仪公司首席设计师蒋运泰先生带领研究团队,先后实现动圈主轴谐振频率控制、驱动线圈绕组冷却效果控制、冷却效果控制.内部短路环、功率放大器、振动台阻抗匹配等重要技术问题。成功研制出世界第一台50吨振动台。
2013年,在中国航天科技集团公司702研究所总设计师张巧手的指导下,我国成功研制出70吨级电动振动台。不仅可用于新一代大型航天器的振动测试,还可用于大型铁路机车和大型振动测试,在飞机、大型特种车辆、航空航天等领域有着广泛的应用。高层建筑抗震设计,值得期待。
推力达70吨的碳纤维增强超大型电动摇台、配备水冷高压输出技术的功率放大器等众多新技术弥补了日本国内外的差距。特别是运动部件的传动环,过去采用钢板,重量大,刚性低,但现在采用了碳纤维加固技术,不仅减轻了重量,而且提高了刚性和强度。
目前,国外单台电动振动台推力最高为29吨,中国在电动振动台方面成功领先世界。
2016年,中国航天科技集团公司自主研发了推力140吨的全球最大振动试验系统,主要由垂直振动试验系统和水平振动试验系统组成。垂直振动测试系统由四台35吨电动振动台、镁合金焊接膨胀台及导轨支撑系统、同步控制系统、智能健康监测系统组成。采用四同步励磁式大型镁合金台面,采用焊接、高精度、高负载、高稳定性导向支撑等多项关键技术,达到静载能力40吨,最大推力140吨。吨,抗倾翻能力350 kNm,系统频率超过200 Hz。
该系统优化区域布置了100多个轴承,静载能力100吨,最大推力70吨,抗倾翻能力6000kNm,系统频率超过300Hz。
中国最初的火箭直径为3.35米,由于长征五号整流罩较大,其重量也有所增加。在我国研制大型飞机、火箭等大型装备的过程中,对设备抗振动环境的能力进行测试非常重要,而我国新研制的140吨级振动测试系统将用于此类大型装备的测试。它在组件测试过程中发挥着重要作用。
2019年10月27日,在海南省文昌市,远望火箭运输队将长征五号火箭集装箱安全运输至海南省文昌市清澜港,随后火箭通过陆路运输至发射场区域。我正打算这么做。这将是长征五号在适当时间从海南省文昌航天发射中心发射的第三次。
2019年底,长征五号火箭将搭载嫦娥五号飞船进入太空,实现区域软着陆和样本返回,探月工程实现“在轨、着陆、返回”三阶段目标“。 是。
中国在电气振动测试系统方面的快速进步让美国感到惊讶,截至目前,额定9吨以上的振动台仍在美国禁止从中国进口的产品清单上。
东菱秋千董事长王晓忠曾表示,“这反映了美国政策制定的滞后。事实上,我们的16吨产品六年前就出口到美国了。当时,我们在签署一份声明,保证该产品不会用于军事或其他领域,美国代表表示,这是他第一次作为买家签约。 ”
在航天振动实验设备方面,我国实现了全球最高的单电推力和多电并联,突破了西方国家的极限。
我们不一定要学**西方的电液混合设计,也不一定要遵循西方传统的液压解决方案,我们继续研究电振荡,努力做大做强,走中国自己的路。马苏。
但在多单元机械同步、多自由度大推力集成方面,我国与西方仍有差距。希望有一天中国能在航空航天振动测试设备的各个方面领先于西方。








