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打破国外垄断!中国研制出世界最大火箭振动台,美国不得不求共享!

打破国外垄断!中国研制出世界最大火箭振动台,美国不得不求共享! 52赫兹实验室
2021-12-14
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导读:有这么一种"大国重器",某大国自己只能造9吨的,购买另一大国的50吨时候签了一堆耻辱协议,禁止军用就不说了


序 言


有这么一种"大国重器",某大国自己只能造9吨的,购买另一大国的50吨时候签了一堆耻辱协议,禁止军用就不说了。


并且实验时必须由出口方人员操作,数据必须由出口方输入,输入设备必须购买指定产品,哪怕那个产品已经被禁止进入航天国防领域。


你们看不自主行吗?


不过还好... 购买设备的是机构叫NASA(美国国家航空航天局),出口这个设备的公司叫中国航天科技集团。



而这个设备就是大名鼎鼎的火箭专用振动台,可以说中国在这方面,死死地卡住了美国的脖子。


那么问题来了:


这玩意到底是做什么用的?


中国为什么能如此厉害?




火箭振动台


火箭发射是一个精密而又复杂的系统工程,任何一个细小的失误都将会导致整个发射任务的失败。



尤其是在火箭的发射过程中,往往会产生巨大的推力,由于速度在短时间内骤然加快,加之火箭受到气流的影响,从而会引发火箭产生不同程度的振动,轻则可能导致搭载的设备发生故障,重则甚至会引起火箭爆炸,美俄就曾经发生过类似的事故。



因此震颤问题一直以来都是航天器研发不能避开的问题。


那么如何检验这种情况,并能确保万无一失呢?


这就需要大型火箭振动台设备。



这玩意的工作步骤说起来也非常简单,就是把火箭或者其他器械的零部件放到振动台上,让振动台模拟出强烈震动的条件,看看这些部件能否完好无损,只要通过了检查就判定为合格,这样才能确保完全没有问题。



这里要说下,中国在2013年研制出的单体振力70吨的电动振动台,是世界单体推力最大的电动振动台,即使强大的美国都研制不出来。


不对吧,美国连土星五号都成功发射过,振动台会研制不出来?



美国当年确实制造出了振动台,但它是用8个液压驱动器并联起来的振动台,仅凭单机的吨量级,美国最大量级也不过堪堪达到29吨量级左右。


毫不夸张的说,中国的70吨量级可以甩开他好几条街,直升世界第一地位。




中美火箭振动台对比


值得注意的是,大型振动平台的吨量级,指的并不是自身的重量,而是振力的等级。物体放上去之后,能振动得起来,不然就没办法进行测试了,所以它也必须拥有足够大的振力。



另外评价振动台厉不厉害,还要看一个指标,那就是振动频率


为了让测试结果更准确,大型振动平台必须设置多个可供选择的振动频率,而这个功能对液压控制系统有着很高的要求。



美国的那种混合液压振动台,采用多台并联在一起的模式,总振力能达到三四百吨。而中国的大型振动平台和美国用的不是一种技术,中国没有土星五号那么大的火箭,单台70吨的振力足够了。


还有一点,我们制造的不是液压而是电动振动台。


电动振动台在液压振动台的基础上做了改进,振动频率大幅提高,并且维护更简便。



由于美国的液压振动台是多台并联的模式,它们会一起振动,笨重的体积阻碍了振动频率的提升,只能达到300到500hz。而中国的电动振动台都是单体的,相对来说也更轻便,同时可以避免多台并联同步问题的干扰,振动频率能达到2000hz。


500比2000,整整相差4倍呢!


因此无论是单台吨量级还是振动频率,中国都比美国更有技术优势。




中国火箭振动台发展史


回顾火箭振动台的发展历史,上世纪80年代之前,1吨以上推力的振动平台,中国基本无法从国外进口;苏联解体后,西方国家稍微放宽了限制,改为禁运5吨以上推力的振动平台,之后又改为9吨以上。



而为了推动国内航天技术的发展,中国曾向美国提出购买9吨级火箭振动台,却遭到了美国方面的拒绝,在这种情况下,中国开始了火箭振动台的自主研发。


这里就不得不说下,苏州东菱振动试验仪器有限公司。


这家公司的团队经过多年的研发,从最初的3吨以下的中低端振动台,到2006年35吨级电动振动台,再到2012年成功研发出世界首台50吨级超大型电动振动台,打破了西方国家长达半个世纪的封锁,不断缩小与国际先进水平的差距。



这里还有个小插曲,当年美国公司上门求购振动台,但想买也没那么容易。东菱公司照例要求美国买方签订“最终用户声明”,保证该产品不能用于军事等领域,最终才同意出口。


2013年,中国航天科技集团将这一记录又提升到70吨,从而有力地推动了中国航天事业的发展。



该系统采用两台35吨电动振动台并激,总推力高达70吨;利用多维振动控制技术,完成了正弦振动、随机振动和冲击等多种形式的试验;同时通过两台振动台的相位差,实现单台振动台无法实现的角振动试验,全面模拟了火箭仪器舱在飞行过程中的各种振动环境。


对了,长征5号就是用它来进行测试的,不仅是火箭等大型航天器研制必需的设备,也是大幅提高军、民各种大型产品可靠性的关键设备。



2016年,中国航天科技集团又有所突破,自主研发成功全球最大推力140吨振动试验系统,该系统主要包括垂直振动试验系统和水平振动试验系统。



这项技术其他国家也曾尝试研究,但是都未达到国内技术水平。


紧接着,2020年8月28日,商务部发布的《中国禁止出口限制出口技术目录》新增了50吨振动台的限制出口,这意味着该项技术,我国开始限制对外出口。


不得不说,中国在这一技术上的发展确实非常神速。




最 后


中国在没有美国大型振动平台技术的扶持下,完全走出了自己的一条路,造出了世界上最大的单体振动台,已经是非常了不起的成就了。



当然了,说没有中国的振动台,美国火箭都无法发射,这样的营销号内容,其实是夸大其词了。毕竟美国NASA在1966年就有能力进行三千吨级别大火箭的全箭振动测试,那时候买不到中国的电动振动台吧?



我们要有民族自信心,也要实事求是。


美国的航天科技发展得早,比我们有先发优势,这一点是毋庸置疑的。



但随着我国的科技不断发展,也许在未来会赶超美国,但至少目前在火箭振动台的多台同步和多自由度大推力集成上,中国与美国还是存在差距。




点个在看你最好看






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