我國成功研發(fā)低溫電磁閥，顯著提升液氧甲烷姿控發(fā)動機(jī)性能

據(jù)悉，中國航天科技集團(tuán)第八零一研究所（上?？臻g推進(jìn)研究所）近期完成了輕質(zhì)快速響應(yīng)低溫閥在低溫地面臺的液氧甲烷姿控發(fā)動機(jī)熱試車考核。本次考核成功標(biāo)志著我國首款輕質(zhì)快速響應(yīng)低溫電磁閥研制取得重大突破。

自2017年起，根據(jù)液氧甲烷推進(jìn)系統(tǒng)演示驗證平臺的需要，研究所研制團(tuán)隊開始對低溫電磁閥進(jìn)行研發(fā)攻關(guān)。2022年11月，在可回收運(yùn)載火箭型號的推動下，啟動了300N液氧甲烷姿控發(fā)動機(jī)電磁閥工程產(chǎn)品的研制。由于該閥需在極低溫度下工作，同時還要滿足輕量化需求，因此如何保持常溫和低溫下的響應(yīng)穩(wěn)定性和密封可靠性成為了研發(fā)的重點難題。

經(jīng)過多次方案對比與迭代，研發(fā)團(tuán)隊采用氣隙隔熱、增加空氣熱阻、減少傳熱路徑等方法，有效降低了閥門線圈在加注預(yù)冷過程中的低溫推進(jìn)劑影響，使其能夠在常溫和低溫條件下保持穩(wěn)定響應(yīng)。同時，將閥門線圈的工作溫度設(shè)定在-60～-40℃之間，以確保其在不同溫度下的密封可靠性。

為進(jìn)一步提高密封性能，研發(fā)團(tuán)隊在密封材料選擇、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料低溫處理等方面進(jìn)行了深入研究。其中，閥座采用坡面結(jié)構(gòu)，保證了低溫環(huán)境下的高密封比壓和常溫下的可靠密封。此外，通過優(yōu)化磁路設(shè)計，研發(fā)團(tuán)隊顯著提升了電磁閥的響應(yīng)速度，使閥門能夠在短時間內(nèi)完成開關(guān)動作。

目前，新型低溫閥已經(jīng)通過單機(jī)鑒定試驗考核，順利通過了20000次的過液氮壽命考核，并完成了三次發(fā)動機(jī)方案熱試驗。該閥在常溫和低溫下均表現(xiàn)出穩(wěn)定的響應(yīng)性能和可靠的密封效果，其響應(yīng)速度和低溫適應(yīng)性達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

據(jù)了解，作為我國首款輕質(zhì)快速響應(yīng)低溫電磁閥產(chǎn)品，其成功研制極大地提升了液氧甲烷姿控發(fā)動機(jī)的效率和精度，為后續(xù)低溫空間推進(jìn)技術(shù)的工程研制奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

值得一提的是，上?？臻g推進(jìn)研究所是我國唯一專注于空間推進(jìn)系統(tǒng)和中小推力姿軌控液體火箭發(fā)動機(jī)研發(fā)的航天高科技專業(yè)研究所，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、載人航天、導(dǎo)彈武器和深空探測等領(lǐng)域，曾參與“神舟”飛船、“嫦娥”衛(wèi)星和“天宮”飛行器的研發(fā)。

此外，該所還成功研發(fā)了我國首款嵌套式霍爾推力器，這也是國內(nèi)首款50千瓦級雙環(huán)嵌套式霍爾推力器。該推力器的成功點火運(yùn)行標(biāo)志著我國成為全球第三個實現(xiàn)嵌套式霍爾電推進(jìn)技術(shù)突破的國家。