近日,元行者一号尾段静力试验顺利完成。试验采用全尺寸尾段结构试验件,完成9类载荷工况考核。试验过程中尾段结构状态正常,试验结果表明强度、刚度满足设计要求,实测应变、位移等数据与设计分析结果吻合,验证了尾段在全流程使用过程中各典型受力状态下的结构承载能力,为后续一级动力系统试车和首飞任务打下了坚实基础。此前,元行者一号共底贮箱、栅格舵与舱段、整流罩倒锥等核心部段也均采用全尺寸结构试验件,陆续完成静力试验。
尾段位于火箭底部,上接一级贮箱,下部连接发动机、防热结构及相关系统,是整枚火箭载荷高度集中、受力状态频繁变化的关键部段。元行者一号一级采用九机并联构型,发动机推力、飞行载荷等都需要通过尾段完成传递,对结构的强度、刚度和承载能力要求都很高。
研制过程中,团队结合国内外运载火箭工程实践,对可能影响结构可靠性的典型风险进行系统梳理,并在试验大纲中针对性地增加验证和考核。本次试验设置了水平起吊、运输起竖、牵制释放、返回最大动压和九机试车等9类工况,覆盖首飞任务全流程、全剖面中的主要受力状态,以及九机试车状态下的大载荷。试验中,各工况的加载水平都超过了实际使用载荷,最高加载至150%使用载荷,验证了极限状态下的结构承载能力,留足了安全裕度。
和一次性火箭不同,元行者一号一子级还要经历再入返回。一级返回大气层过程中,随着飞行高度降低,大气密度不断增大,此时箭体仍保持较高速度,气动载荷随之迅速上升,在返回最大动压工况附近达到峰值。针对这一关键状态,本次试验专门设置返回最大动压工况,在地面提前验证返回阶段高气动载荷下的结构可靠性。

图| 元行者一号尾段静力试验-返回最大动压工况
地面上,九机试车同样是一轮大载荷考验。飞行时,发动机推力推动火箭加速离台。而试车时火箭固定在试车台上,推力无法转化为火箭的加速度,全部通过尾段和承力结构传到试车台上,还要叠加牵制点带来的集中载荷。同样是九台发动机工作,载荷的传递路径并不相同,所以试车工况必须单独验证。

图| 元行者一号尾段静力试验-九机试车工况
火箭上天以后,任何一个结构环节出了问题都没有补救的机会,所以研制中要充分验证,地面试验要尽可能覆盖真实飞行工况,用实测数据确认产品可靠性。在元行者一号的研制中,这套思路贯穿各个分系统和环节:可靠性是前提,安全裕度要留足,同时尽可能把重量和性能算得更细,把更多空间留给运力。
目前,元行者一号首飞箭各系统正按计划向总装集成和联调联试推进,首飞任务稳步推进。箭元科技严格落实国家航天局《关于加强商业航天项目质量监督管理工作的通知》要求,将质量管理贯穿研制、生产、试验、总装、发射、回收全流程。在型号研制中,坚持全流程可测可验,落实“天上飞行剖面、地面完整复刻”的验证原则,通过地面试验覆盖真实任务中的典型状态和关键工况,以充分的试验数据确保产品可靠性,力保首飞任务成功。



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