运载火箭正式发射前在地面要做哪些试验?这些试验起什么作用?试验方式有哪几种?

       运载火箭是一种复杂的飞行器.组成运载火箭的分系统较多，设计过程中涉及的学科和技术领域很广，生产过程中应用的原材料、元器件种类繁多，地面操作和飞行过程中经历的环境变化也很大.在运载火箭发射、飞行过程中，某个系统、组件、元器件一旦由于设计不当、质量不好或不适应环境变化而发生故障或失效，就会造成运载火箭发射失败甚至灾难。因此，运载火箭研制过程中，在地面必须充分地进行各种各样试验.通过试验发现设计上的不足，生产中的缺陷，原材料、元器件质量上的隐患，环境变化引起的变异等不可靠因素，以便事先采取措施予以排除，提高运载火箭发射时的成功率.

　　运载火箭的地面试验按试验的性质和目的来分，可分为研制性试验(方案性，原理性试验)、鉴定验证性试验、产品质量验收性试验、系统之间协调性试验、可靠性试验、寿命试验和环境试验(如高低温试验、淋雨试验、公路和铁路运输试验、雷击试验等)；按试验对象来分，可分为元器件试验、组件和单机试验、分系统试验、分系统之间综合试验和全系统试验等；按试验手段、试验方式来分，可分为仿真试验，半实物仿真试验和实物试验等.运载火箭的地面试验项目很多，工作量大，所需试验设施种类多，规模大，费用高.但地面试验是运载火箭研制中不可缺少的一个环节，如果简化或省略，往往会因小失大，给研制工作带来不可弥补的损失，这是运载火箭发展史中的一条经验与教训。运载火箭的主要试验项目与内容有以下几项.

　　气动性能试验(又称风洞试验).它是在可行性论证和方案设计阶段，用运载火箭的缩比模型在不同类型、不同风速的风洞中吹风，测量火箭总体或某一部段的气动特性参数，为运载火箭总体方案设计和载荷计算，气动热环境计算，控制系统方案设计和防热结构设计等提供依据.

　　箭体结构试验.它是在方案设计和初样设计阶段.为验证箭体结构设计的合理性与结构分析的正确性.对组成箭体的各个部段、组件的模样件或初样产品进行单独的或联合的试验.箭体结构试验包括静强度试验、动特性试验和热试验。静强度试验用来测定和研究箭体在静载荷作用下的应力——应变特性、变形情况和承载能力.动特性试验包括振动、冲击、噪声、液体推进剂在贮箱中的晃动，火箭发动机、推进剂输送系统与箭体结构之间的纵向耦合振动等试验，用来研究和分析箭体结构的基本动力特性和在各种动力环境下结构的耐受能力.热试验用来研究箭体结构在外载荷和热环境联合作用下的结构强度和刚度.

　　发动机试车.发动机试车是工作量很大的一项地面试验，分模样发动机可行性验证试车、初样发动机性能和结构方案试车、试样发动机鉴定试车和批生产发动机验收试车等.一台性能稳定、工作可靠的发动机是在大量的各种类型的地面试车情况下研制出来的.

　　电子系统综合匹配试验.运载火箭上的各电子系统在箭上同时通电工作的情况下，系统本身的工作是否正常，系统间的工作是否协调、有无相互干扰，需要在地面把各系统放在一起进行联合通电试验.通过地面的综合匹配试验协调各系统的工作程序，排除各系统之间可能产生的干扰.并为最终制定运载火箭的测试和发射程序提供依据.

　　全箭振动试验(又称火箭动力特性试验).在初样设计阶段，用全尺寸的振动试验火箭在振动试验塔中对火箭进行横向和纵向的振动特性试验，测量火箭箭体的振型，固有振动频率和结构阻尼系数等动力特性参数，为箭体结构，动力装置系统姿态控制系统和载荷计算提供设计依据。

　　全箭试车（又称全箭全系统热试车）。运载火箭飞行试验前，用与飞行试验火箭状态基本一致的试车火箭在地面全箭试车台上进行火箭全系统工作的热试车，测量在火箭发动机工作的情况下，箭体各部分的动力环境参数；检验箭上其他系统与动力装置系统工作的协调性。全箭试车时，箭上各系统的工作程序与飞行试验时完全一样，并由箭上系统自主进行，火工装置试验。火工装置是运载火箭上广泛采用一种装置。这种装置利用火药的能量，通过设计的功能机构，完成运载火箭发射和飞行中所需的一些特定动作与功能，如发动机的点火、动力装置系统阀门的开启或关闭、火箭飞行姿态的控制、多级火箭级与级之间的分离，整流罩的分离，安全系统爆炸装置的引爆和爆炸等。火工装置工作的可靠与否，直接影响运载火箭飞行的成败，因此，在地面必须对火工装置进行极为严格的试验。其试验的内容有：性能试验、鉴定试验，环境试验（如高低温试验、湿热试验、振动冲击试验、电磁环境试验等）和可靠性试验等。

　　运载火箭的地面试验项目很多，内容广泛，不同类型的运载火箭，其试验内容和目的不完全相同。

转    自：《叩开太空之门—航天科技知识问答》

本文编辑：闫秋