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中方火箭发动机发展迅猛,从远远落后到世界领先,只用了9年时间

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火箭发动机,曾是中方最落后的领域之一,也是这些年中方进步最快的领域之一。大家前面引以为傲的长征5火箭,其实其主力的YF-100液氧/煤油发动机,海平面最大推力只有120吨左右。相对来说,美方上世纪60年代用于土星5火箭的F1(液氧/煤油)发动机,最大推力达到了680吨,双方可谓差距巨大。即使是中方准备在2030年前投入使用的长征9火箭,其主力发动机YF-130(液氧/煤油),最大推力也只是达到了500吨级。相对来说,苏联80年代为能源号火箭研发的RD-170发动机,最大推力达到了740吨,是该类型发动机中的最强所在。



10月19号,中方研制的直径3.5米,最大推力500吨的“整体式固体发动机”试车成功。该发动机采用高性能纤维复合材料壳体,高装填整体浇注成型燃烧室,超大尺寸喷管等多项先进技术,整体性能被认为达到了世界领先水平。



有人可能疑惑了,美俄不是早就有超过500吨推力的发动机了,为什么说中方的是世界领先水平呢?原因也简单,无论是美方的F1,还是苏方的RD-170,都是液体燃料发动机,而中方的这个,是固然燃料发动机。


RD-170发动机

相对于液体发动机,固体发动机有结构简单、易于增大推力、发射准备时间短、可长期贮存等优点,但也有比冲相对较小,价格较贵等缺点。所以一般民用火箭发射使用的是液体燃料的发动机,军用弹道导弹大多使用的是发射反应快的固体发动机。相对来说,弹道导弹的体积要比重型火箭小不少,比如即使是洲际导弹,起飞重量也不过几十吨、上百吨,而长征5火箭的起飞重量就达到了800多吨,更不要说更大型的土星5、长征9了。所以洲际导弹跟重型火箭的对比,有点类似战斗机和大型民用客机的对比,两者发动机推力不是一个级别。



不过即使是固体发动机,500吨级也算不上老大,因为美方还有推力更加强悍的发动机。比如美方航天飞机的固体火箭助推器(SRB),其直径为3.7米,发动机推力达到了1200-1400吨;而美方2009年开始测试的战神系列火箭,其固体发动机(RSRB)推力更是达到了1500-1700吨。那么,为什么中方的成为了世界领先水平?



原因也不复杂。美方的这些固体发动机,是属于分段式的,而中方的是整体式的。一般人理解的固体燃料发动机,是从下部开始燃烧的,而实际上的固体燃料火箭发动机,主要是从里向外燃烧的。所以分段式的部分可以理解为几个串联在一起,这样可以形成大得多的推力。像战神系列火箭,其固体发动机就是5段式的。

分段式的发动机通常很长,比如战神系列的RSRB发动机长度就达到了55米左右。而中方的500吨级整体式发动机,长度在10米左右。那么,中方可以在该整体式发动机的基础上,研制出多段式的、更大推力的发动机吗?



答案当然是可以的。2020年末,中方直径3.2米的3段式固体发动机试车成功。而现在,中方3.5米直径的5段式固体发动机正在研制当中,预计推力将达到千吨以上,有可能会超过美方。所以,才说,在整体式固体发动机中,中方是世界领先的。



而在液体火箭发动机领域,中方也取得了很大的进步。2021年3月份,中方500吨级的液体火箭发动机YF-130,成功完成全工况半系统试车。显然,中方在固体、液体火箭发动机发展方面,走的是两条腿走路、齐头并进的道路。至此,中方在火箭发动机领域,已经甩开日本,逐渐追赶上美俄了。说起来,从2012年YF-100验收,至今也不过9年时间。



从远远落后,到接近或达到世界领先水平,中方这些年在火箭发动机领域的发展,可谓一日千里、沧海桑田。这其中固然有各国发展需求、资金的问题,也有各方发展路径的问题,但最终,我们还是站在了世界的最前排。这,就是大国实力的结果与象征。

作者:寻梦

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