O godzinie 11:30, 19 października 2021 roku, w Xi'an, odbyły się pomyślne testy samodzielnie opracowanego przez Chiny monolitycznego silnika rakietowego na paliwo stałe, charakteryzującego się największym na świecie ciągiem, najwyższym stosunkiem impulsu do masy i możliwością zastosowania inżynieryjnego. Oznacza to, że Chiny osiągnęły już znaczący poziom zdolności przenoszenia ładunek stały. Modernizacja ma ogromne znaczenie dla rozwoju technologii dużych i ciężkich rakiet nośnych w przyszłości.
Sukces silników rakietowych na paliwo stałe jest nie tylko efektem ciężkiej pracy i mądrości niezliczonych naukowców, ale także nie może obyć się bez udziału wielu materiałów chemicznych, takich jak produkty zawierające wolfram i molibden.
Silnik rakietowy na paliwo stałe to chemiczny silnik rakietowy wykorzystujący paliwo stałe. Składa się głównie z powłoki, ziarna, komory spalania, zespołu dyszy i układu zapłonowego. Podczas spalania paliwa komora spalania musi wytrzymać wysoką temperaturę około 3200 stopni Celsjusza i wysokie ciśnienie około 2×10^7 bara. Biorąc pod uwagę, że jest to jeden z elementów statku kosmicznego, konieczne jest zastosowanie lżejszych, wysokowytrzymałych stopów wysokotemperaturowych, takich jak stop na bazie molibdenu lub stop na bazie tytanu.
Stop na bazie molibdenu to stop metali nieżelaznych powstający przez dodanie innych pierwiastków, takich jak tytan, cyrkon, hafn, wolfram i pierwiastki ziem rzadkich, z molibdenem jako osnową. Charakteryzuje się doskonałą odpornością na wysokie temperatury, wysokie ciśnienie i korozję, a także jest łatwiejszy w obróbce niż wolfram. Jego masa jest mniejsza, dlatego lepiej nadaje się do stosowania w komorach spalania. Jednak odporność na wysokie temperatury i inne właściwości stopów na bazie molibdenu zazwyczaj nie są tak dobre, jak stopów na bazie wolframu. Dlatego niektóre części silnika rakietowego, takie jak tuleje gardzieli i rury zapłonowe, nadal muszą być produkowane z materiałów stopowych na bazie wolframu.
Wyściółka gardzieli to materiał wyściółki gardzieli dyszy silnika rakietowego na paliwo stałe. Ze względu na trudne warunki pracy, powinien on również posiadać właściwości podobne do materiału komory paliwowej i materiału rury zapłonowej. Jest on zazwyczaj wykonany z kompozytu wolframowo-miedziowego. Wolframowo-miedziowy materiał metaliczny charakteryzuje się spontanicznym chłodzeniem przez pot, co skutecznie zapobiega deformacji objętości i zmianom wydajności w wysokich temperaturach. Zasada chłodzenia przez pot polega na tym, że miedź w stopie jest skraplana i odparowywana w wysokiej temperaturze, co powoduje pochłonięcie dużej ilości ciepła i obniżenie temperatury powierzchni materiału.
Rura zapłonowa jest jednym z ważnych elementów układu zapłonowego silnika. Zazwyczaj jest montowana w lufie miotacza ognia, ale musi być umieszczona głęboko w komorze spalania. Dlatego materiały, z których jest wykonana, muszą charakteryzować się doskonałą odpornością na wysokie temperatury i ablację. Stopy na bazie wolframu charakteryzują się doskonałymi właściwościami, takimi jak wysoka temperatura topnienia, wysoka wytrzymałość, udarność i niski współczynnik rozszerzalności objętościowej, co czyni je jednym z preferowanych materiałów do produkcji rur zapłonowych.
Widać, że przemysł wolframu i molibdenu przyczynił się do sukcesu testów silnika rakietowego na paliwo stałe! Według Chinatungsten Online, silnik do tego testu został opracowany przez Czwarty Instytut Badawczy Chińskiej Korporacji Nauki i Technologii Aeronautycznych. Ma średnicę 3,5 metra i ciąg 500 ton. Dzięki szeregowi zaawansowanych technologii, takich jak dysze, ogólna wydajność silnika osiągnęła wiodący poziom na świecie.
Warto wspomnieć, że w tym roku Chiny przeprowadziły dwa załogowe starty statków kosmicznych. Mianowicie, o godzinie 9:22, 17 czerwca 2021 roku, wystrzelono rakietę nośną Long March 2F, która zabrała ze sobą załogowy statek kosmiczny Shenzhou 12. Nie Haisheng, Liu Boming i Liu Boming zostali pomyślnie wystrzeleni. Tang Hongbo wysłał w kosmos trzech astronautów; o godzinie 0:23, 16 października 2021 roku, wystrzelono rakietę nośną Long March 2F Yao 13, która zabrała ze sobą załogowy statek kosmiczny Shenzhou 13 i pomyślnie wyniosła w kosmos Zhai Zhiganga, Wang Yapinga i Ye Guangfu.
Czas publikacji: 19 grudnia 2021 r.