火箭振动台:中国领先美国的航天技术,美国需要向我国求购
2019年,中国嫦娥五号成功在月背着陆,让全球看到中国航天的实力,这是人类历史上第一次登陆月背,中国航天实力已经位列全球前列,根据美国媒体公布的,世界前五大航天强国排行榜单,中国的排名仅次于美国,排名世界第二。
虽然在整体实力上我国要落后于美国,但是在某些技术上,我国却已经超越美国,甚至美国想要使用必须找我国购买,这项航天技术就是火箭振动台,什么是火箭振动台?我国技术真的超越美国了吗?
火箭振动台是火箭研制中必不可少的一项设备,它能模拟航天器在运输,飞行等,使用过程中的振动环境,是火箭,卫星研制的必须设备。
为什么必须要用到振动台呢?如今世界各国使用的重型运载火箭,几乎都使用的是捆绑式结构,就是在舰体的周围安装多台火箭发动机,这样能够保证火箭的推力,但是这种结构也有一个明显的弱点,那就是他对火箭发射台的强度要求很高,而且它还容易带来强烈的震动,一旦火箭振动频率和发射台振动频率一样,就会形成共振,从而造成火箭发射失败。
而且,火箭在高速飞行的过程中,同样也会伴随着“震颤”,震颤也会导致航天设备出现各种故障。
这样的例子在人类航天科技的发展进程中,不胜枚举,比如美国的土星5号,以及数量的N1火箭,都是坠毁于振动故障,苏联的N1火箭爆炸时,还带走了150多名工作人员的生命,所以在发射前就要进行严格的测试,避免各种因为震动导致的事故发生,火箭振动台就是由此诞生。
此前,发达国家对我国进行全面的技术封锁,类似火箭振动台这样技术,当然也是严禁出口到我国,当年,只要是10吨以上推力的电动振动台,我国根本就买不到。
中国曾经向美国购买9吨级火箭振动台,但是为了制约中国航天的发展,美国拒绝了中国的请求,想要航天技术的发展,振动台是必不可少的东西,发达国家不卖,我国不得不进行自我研制。
经过中国科学家的不断努力,我国终于在2013年,成功研制出当时世界上最大推力的,70吨级别的火箭振动台,它的各项指标,已经完全达到当时国际领先水平,可满足大飞机,大火箭,空间站等大型航天器对振动试验的要求。
当时,美国拥有的振动台,最大的推力仅有35吨,如果要测试35吨以上的产品,必须用到两台以上的振动台,共同进行振动试验,虽然这样做的确也能达到要求,但是,在高频工作时,多台振动台控制起来就会很困难,当2到2000赫兹振动台共同激活时,扫频范围就会下降两三百赫兹,火箭的体积越大,重量约重,频率衰弱得就会更加严重。
成功研制出70吨振动台,不仅突破美国的封锁,还反过来封锁了美国,而如今,我国大型电动振动台,最高吨位级别已经足以达到140吨,而美国已经只能制造35吨的电动振动台,我国在这一领域的技术,已经超过美国10年。
那么,我国电动振动台的出现,除了打破美国垄断之外,还产生了怎样的收益呢,首先,当然是助力我国航天事业的发展,在70吨振动台发射之后,成功运用于长征5号火箭的实验当中,让我国在大型火箭的研制能力进一步提高,长征五号低轨道的运载能力,也从长征二号的9吨提高到25吨。而在高轨道的运载能力,更是从2.5吨提高到14吨,成功让长征系列火箭达到国际一流火箭水准。
如今嫦娥计划的成功,火箭振动台有着巨大的功劳,除了在航空领域,火箭振动台在民用领域的应用前景也极为广阔,在大型铁路机车,大飞机,大型船舶,重型特种车,大风力发电设备等先进装备领域,以及大型油气罐,核电设备,高层建筑抗震设计等,都能得到很好的应用,提高中国制造的创新能力,为我国军,民领域大型产品的质量,以及可靠性提供保障。
如今,我国大型电动振动台,不仅在国内应用,还成为一项可以给中国,带来巨大收益的商品,曾经的美国连9吨的振动台都不卖我们,但是现在,美国却需要我国的振动台,由于缺少大型振动台,在重型火箭的发展上遇到困境。
美国当然也能够自己研制,但是,自己研制不仅需要大量的研发经费,更重要的是需要耗费大量的时间,时间无论对任何国家来说,远远都是最值钱的,研制振动台的时间,一定会减缓美国的科研进度,这是美国无论如何也不愿意付出的代价,于是美国只能向中国购买。
当然,当初美国不卖,我们也没有那么容易卖出去,关于最先进的70吨级振动台,我们也不可能随意卖出去,最终,我国还是同意了美国的购买要求,但是只愿意卖50吨级别的振动台。
此外,美国还必须答应几点条件,首先是禁止拆解振动台,一旦出现问题,必须中国指派维修人员,同时也必须使用中国企业生产的零部件,振动台的日常操作也必须由中方人员进行,美方不得单独使用振动台,使用振动台进行的所有试验参数,也必须同步发给我国,最重要的一点是,不能在军事研究中使用。
想必这些条件大家都非常熟悉,此前,我国进口外国的高科技设备,外方几乎也提出同样的条件,这次终于轮到了我们。
如今,美国依旧在使用中国的50吨振动台,SpaceX,公司发射的重型猎鹰运载火箭,使用的就是这款振动台,而且,中国的振动台不仅出口到美国,目前为止,至少已经将振动台,出口到30多个国家和地区,而且同样都是只能使用。
如今的中国制造已经彻底崛起,我们不仅在振动台上卡西方国家的脖子,包括大型龙门吊,大型挖泥船,深海挖矿船等设备,全球市场都几乎被中国垄断,这就是先进技术带来的好处,相信随着中国科技的不断发展,这样的设备会越来越多。