四机并联试车大获成功,意味着载人登月又近了一步

敲开智慧之门 2024-04-29 13:45:29

四机并联总推力超过500吨的液氧煤油火箭发动机试车成功!

日前,据报道称:国产单台推力为130吨的YF-100K泵后摆液氧煤油火箭发动机四机并联试车取得了较大的成功。

或许会有人将此发动机与长征九号所用的火箭发动机搞混。

事实上,迄今为止长征九号重型运载火箭已经有了5个不同的型号。

所用的火箭发动机自然也就不尽相同。

从最初的推力为480吨的YF-130液氧煤油火箭发动机;到推力为360吨的YF-135型液氧煤油火箭发动机;再到推力为200吨的YF-215型液氧甲烷火箭发动机;还有推力为240吨的液氧煤油火箭发动机;最后又换成了推力为200吨的YF-215液氧甲烷火箭发动机。

由此可见,长征九号重型运载火箭所用的火箭发动机,是推力为200吨的可重复利用的液氧甲烷火箭发动机 而非是130吨液氧煤油火箭发动机。

那么,这次四机并联试车成功的液氧煤油火箭发动机是何物呢?

据相关资料可知:国产泵后摆火箭发动机是在2015年10月份启动了第一次论证,2016年6月所有的设计工作基本全部完成,到了2017年时整机的试车取得了成功,成为世界上第二个掌握该技术的国家。

这里就有两个关键点

第一个:泵后摆技术的优势和难点

所谓的泵后摆火箭发动机,指的就是一种将摇摆设备后置的发动机。

传统的火箭发动机自然就是用的泵前摆技术。

泵前后摆的区别在于,泵前摆是需要伺服机构控制整个火箭发动机的摆动,这样就导致其需要较大的摇摆作用力。

而泵后摆就是只需要伺服机构控制尾喷管的摇摆即可,可想而知,伺服机构需要的力就会减小许多。

其实,也就相当于矢量发动机,泵前摆是需要整个发动机摆动,而泵后摆只需要尾喷管摆动即可。

所以说,这类型的火箭发动机可以有效减小发动机的体积、减轻发动机的整体结构重量、降低火箭伺服摇摆力矩,从而提高了可靠性和推力。

据称,国内研发团队突破了高温高压大流量富氧燃气摇摆装置等关键技术,并且对火箭发动机的系统方案做了进一步的优化,因此解决了大功率旋转机械振动控制等难题。

该发动机与现役的120吨级液氧煤油发动机(应该是YF-100)相比,推力更大、性能更高、结构更紧凑,在同等火箭直径内可布局更多的发动机,可以有效提高火箭的总体推力,最后可以提升其运载能力。

第二个:四台火箭发动机并联的优势

四机并联是把四台技术成熟的发动机系统“组合”在一起工作,取得1>4的效果;并不是理解的那样简单地把四台火箭发动机“捆绑”在一起,让其各自为战。

这样一来,既可以为运载火箭提供更大的推力,又可以在一定程度减少其系统设计制造的复杂程度。

由此可见,泵后摆火箭发动机相比泵前摆火箭发动机的优势有多大。

而这次四机并联成功试车的火箭发动机就是YF-100K,因为目前国内推力最大液氧煤油火箭发动机就是长征五号用到的YF-100,其推力可达120吨。

YF-100K就是在YF-100的基础上改进而来的,主要用于921登月运载火箭和新一代的长征十二号运载火箭。

这次的四台YF-100K火箭发动机并联试车的成功,就意味着长征十二号运载火箭在今年可以实现首飞。

毕竟其芯一级火箭发动机就是四机并联的YF-100K。芯二级采用了2台推力为18吨的YF-115液氧煤油火箭发动机。

长征十二号运载火箭的近地轨道运载能力不小于10吨,700千米高度的太阳同步轨道运载能力不小于6吨,未来可能会取代长征2F运载火箭。

而921型运载火箭主要是用于实现载人登月而研发的,其芯一级安装有7台YF-100K液氧煤油火箭发动机,总推力为910吨。

不过,还捆绑有2枚助推器,单枚助推器同样安装有7台YF-100K液氧煤油火箭发动机,因此921号运载火箭的起飞推力为2730吨。

由此可见,当YF-100K四机并联完成试车后,再研发七机并联时的难度就会下降不少。毕竟最艰难的一步已经迈出去了,剩下来工作的就会比较容易一些的。

这次试车成功,就意味着距离实现载人登月又近了一大步。

而长征九号才是我国最为重要的运载火箭,因为它关乎着我国的深空探测和月球基地的建造。

目前,最新的消息是用于长征九号芯一级的推力为200吨的级全流量补燃循环液氧甲烷火箭发动机YF-215已经完成技术验证,进行了长达千秒的试车。

可以说,长征九号从2011年开始至今,已经变更了五六次的设计方案,最终选择了可重复循环使用的液氧甲烷火箭发动机方案。

毕竟在月球甲烷的含量可是有不少,也算是前景比较广阔的一型火箭发动机。

你想啊!

到了月球上总不能还要将地球上的煤油搬上去吧。将液氧送上月球的难度已经够高了,再加上煤油之后,难度就更大了。

那经济性和技术难度自然要比使用甲烷高多了。所以说,液氧甲烷火箭发动机也是各个航天大国争先研发的产品,力争站在这条道路的最高峰上。

只不过,在液氧甲烷火箭发动机领域,美国依旧是领头雁。

尤其是SPEACEX研发的"猛禽V3"液氧甲烷火箭发动机,其采用了全流量分级燃烧循环的方式,推力可达320吨,着实站在了液氧甲烷火箭发动机的天花板上。

况且,这已经是SPEACEX上天的型号,而国产YF-215才到了试车的阶段,距离猛禽V3还有着较大的一段距离。

不过,比起日俄欧三者的进度,我国的液氧甲烷火箭发动机还是要领先一些的。(图源网络,侵删)

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评论列表
  • 2024-04-29 16:50

    猛禽v3有上天吗

敲开智慧之门

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