​这项火箭核心技术美国对我们封锁禁运，中国成功突破，世界第一

这项火箭核心技术美国对我们封锁禁运，中国成功突破，世界第一

航天行业对振动试验有特殊要求，在发射升空高速飞行时都会伴随着“震颤”问题，“震颤”会导致航天设备发生各种大大小小的故障，因此“震颤”问题解决不好后果将不堪设想。

所以在航天器(卫星、飞船)的验证和鉴定过程中,结构部件和系统级的振动试验占有十分重要的地位。上世纪五六十年代，当时正处美苏两国太空争霸的关键时期。

1969年，美国土星5号搭载阿波罗成功登陆月球后，为了追赶美国的步伐，苏联决定研发N1超重型运载火箭。整个火箭高度达到105米，相当于30层高的楼；满载重量接近2800吨，这是一艘小型护卫舰的排水量；使用了多达44台的大推力发动机。

正在准备进行实箭发射时，火箭在发射过程中突然发生爆炸，当场造成150多名人员遇难，事故原因是一种被称之为“纵向耦合振动”的现象。这种现象由不同发动机产生的推进力变化所致，由于安装了多达44台的大推力发动机，所能产生的振动我们可想而知。一旦发生纵向耦合振动，可变加速度会导致燃料泵的压力趋于不稳定，形成更大的可变加速度，最终让振动与火箭的共振频率相匹配，酿成惨剧。

自从之后，航天器都非常重视通过振动试验来验证所制造的系统的完整性，航天振动试验系统一般由振动台、功率放大器、水平滑台和控制测量系统组成。

其中振动台是其中最为核心的设备，振动台顾名思义就是模拟振动试验的设备，它能够模拟航天设备在运输和发射过程中的震动环境，是航天器在发射前必不可少的重要装备，此前世界上只有少数国家能够制造这种高精尖设备，而想要搞航天发射，就必须要有符合条件的振动台。

振动台分为三种，一种是用多个液压振动驱动器并联来制造振动台。这样的好处是更容易实现更大的推力，也更容易实现更高的自由度。坏处是成本较高，同时很难做到高频。土星5号超重型运载火箭是仅次于苏联能源号运载火箭的推力第二大运载火箭。它就是在一个使用8个液压驱动器并联的振动台上测试的。

另外一种是电动振动台。它具有频率范围宽、波形失真小、容易控制，并且可实现多个振动台同步运行等优点。

还有液电混合的，2008年NASA新建了一个驱动力100万磅（450吨）的振动平台用于测试它用了16+4（垂直+水平）个液电混合驱动器，可以进行6-DOF（全自由度）的测试，测试物体的极限尺寸可以达到直径7.2米、高22.8米。

90年代以来，随着随着我国航天事业的飞速发展，现有振动台在台面尺寸和推力等方面已无法满足新一代火箭、卫星、飞船和空间站等航天器振动试验的要求，中国曾向美国提出购买9吨级电动振动台，为了制约中国航天的发展，最终美国拒绝了中国的请求。

美国国防部甚至明文规定：“为遏制中国航天业的崛起，9吨级的振动试验品平台禁止向中国出口。”

既然买不了那我们就自己搞，当时国外仅有最大推力35吨的电动振动台，既然要搞那就做到最好，当时，苏州东菱振动试验仪器公司立马上马了35吨级电动振动台项目，在2008年研制成功，打破了欧美对该设备的技术垄断与禁运封锁，成为当时世界上最先进的电动振动台。

2012年，苏州东菱振动试验仪器公司总设计师江运泰带领研究团队相继攻克了动圈的一阶轴向共振频率控制、驱动线圈绕组冷却效果控制、内短路环冷却效果控制、功率放大器与振动台阻抗匹配等关键技术难关。成功研制50吨振动台，领先世界。

2013年，在中国航天科技集团有限公司一院702所总设计师张巧寿的带领下，中国成功研制70吨电动振动台，不仅可以应用于新一代大型航天器的振动试验，在大型铁路机车、大飞机、重型特种车、高层建筑抗震设计等领域也有广阔的应用前景。

70吨超大推力电动振动台的碳纤维增强、水冷式高电压输出技术的功率放大器等多项新技术，填补了国内外空白。尤其是运动部件驱动圈，以前采用的是钢板，重量大、刚度低，现在采用碳纤维增强技术，不仅重量轻，还提升了刚度和强度。

而目前国外最大推力的单电动振动台为29吨，中国在电动振动台上成功做到了领先世界。

而到了2016年，中国航天科技集团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。垂直振动试验系统由四个35吨电动振动台、镁合金焊接扩展台面及导向支撑系统、同步控制系统以及智能化健康监测系统等组成，研制中突破了四台同步激振、大尺寸镁合金台面焊接、高精度高承载高稳定性导向支撑等多项关键技术，系统静承载能力达到40吨、最大推力140吨，抗倾覆能力350千牛米，系统频率大于200赫兹。

该系统分区优化布置百余个轴承，静承载能力超过百吨，最大推力70吨，抗倾覆能力6000千牛米，系统频率大于300赫兹。

中国原来的运载火箭直径是3.35米，随着长征五号的整流罩尺寸增加，其重量也在不断增加。在中国大飞机大火箭这样的大型装备研制过程当中，很重要的一项就是要考验设备在振动环境下的承受能力，而中国最新研制出的140吨振动试验系统今后就要在这样的大尺寸部件试验过程当中起到重要作用。

2019年10月27日，海南文昌，远望号火箭运输船编队将长征5号火箭集装箱安全运抵海南文昌清澜港，随后，火箭将由海南文昌航天发射场通过公路运输方式运送至发射场区，将择机发射，这是长征五号的第三次亮相！

而2019年年底，长征五号火箭将会搭载嫦娥五号探测器进入太空，实现区域软着陆及采样返回，探月工程将实现“绕、落、回”三步走目标。

中国在电动振动试验系统上的突飞猛进让美国惊讶，这个时候，美国对华禁售产品名单中9吨以上级的振动平台仍赫然在列。

东菱振动董事长王孝忠就曾说：“这反映了美国制定政策的滞后性。其实早在6年前，我们的16吨级产品就向美国出口了。当时我们要求美国购买方签订‘最终用户声明’，保证该产品不用于军事等领域时，美方代表一边签字一边说，这是他第一次在买方位置上签字。”

在航天振动实验设备上，中国单台电动推力和多台电动并联上做到了世界第一，突破了西方的限制。

我们没有必要一定要学习西方的电液混合设计，也不一定要走西方的传统液压方案，我们在电动振动上继续钻研，努力做到更大更强，走中国自己的道路。

不过目前在机械上的多台同步和多自由度大推力集成上，中国与西方还是存在差距。希望有一天，在航天振动试验设备上，中国可以全面领先西方。