北京时间2022年11月16日14时48分,美国航天局NASA新一代登月火箭“太空发射系统 (SLS) ”携带“阿尔忒弥斯1号”无人绕月飞行任务的猎户座载人飞船,在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空。
2分12秒后,助推器被抛弃;8分15秒后,火箭与上面级+猎户座飞船分离,进入30 x 1808千米,倾角为34°的临时轨道;50分钟后上面级点火,将近地点调整为180千米,起飞80分钟后上面级第二次点火,持续18分钟,上面级分离,猎户座飞船成功进入地月转移轨道。
美SLS火箭:耗资300亿美元却用了二手发动机
SLS火箭现在是发射成功了,NASA总算是松了一口气,这是重返月球的阿尔忒弥斯计划中的最关键的“第一炮”,SLS火箭成功的意义不是一般的大,因此这次成功可算是让NASA可以嘚瑟一番了,因为在此前,这枚众望所归的火箭,居然推迟了18次,怎么洗地都觉得NASA实在是过分了。
因为了解SLS火箭的朋友都知道,这枚火箭中的关键发动机全部都是二手或者现成的,完全不需要重新开发,说的简单就是利用现有的零件组装起来的,就这样一枚“拼装货”,NASA居然搞了那么久:
1、一级火箭发动机RS-25:航天飞机的主发动机;
2、二级火箭发动机RL-10:登月时代开发的(有改进);
3、助推器:航天飞机时代的固体助推器改进版;
RS-25是在1970年代专门为航天飞机计划专门研制的,当时的想法就是研制一种可以重复使用的飞行器,来回于地球与近地轨道。航天飞机计划中,除了中间那个橙色的巨型燃料箱,固体助推器和航天飞机都是可以回收利用的。
航天飞机尾部有三台RS-25火箭发动机,起飞时固体助推器和三台RS-25主发动机一起将航天飞机送往近地轨道,123秒和固体助推器分离,7分30秒,外储箱分离,航天飞机将继续飞往预定轨道。
助推器会打开降落伞溅落于大西洋,之后会被拖船回收,而RS-25则随着航天飞机返回地面,检修后等待下次利用。
而RL-10最早是在1962年首飞的,不过它一直在改进,直到SLS火箭选择了这种发动机作为上面级,不得不说,美国人这么多年的积累真是不少,一款重返月球的火箭,居然直接可以用上次登月和航天飞机时代的产品,家底真厚!
用了二手货:却一点都没省钱
你要说SLS火箭是台拼装货也得认,尽管火箭的结构与气动等都要重新研发设计,但发动机都是现成的这是事实,但各位知道SLS开发花了多少钱吗?列出来真的让人目瞪口呆:
从2011至2021财年,SLS计划资金投入的总额高达230.11亿美元,另外还有上面级(芯二级)火箭开发的15亿美元,以及为SLS组装、集成、准备和发射 SLS 及其有效载荷的成本由Exploration Ground Systems单独资助的,这个费用约为每年6亿美元。
这个SLS开发到现在已经花了快300亿美元了,这火箭老鼻子贵了,都能造好几艘福特号航母了,但更让人晕菜的是SLS火箭不仅贵,而且还一直放鸽子,从最早计划2016年首飞到2022年11月16日才真正“首发”成功,中间是18次延迟,今年下半年各位就连续看到了三次,要你是美国的纳税人,是不是也会很生气?
很难想象300亿美元的SLS火箭计划,用的却是20多年前的二手发动机,但可怕的是就算是这种发动机,也比我们的发动机要先进!
鸽王SLS火箭终于成功发射了,一级火箭的发动机RS-25也出名了,使用记录最早的那台居然是2002年的,到现在整整20年了,估计连NASA都没想到,这种在航天飞机退役就死了的发动机有朝一日居然用到了SLS火箭上。
RS-25是一种富油双轴分级燃烧的氢氧发动机,这种结构和液氧煤油机中的分级燃烧循环是一样的,唯一不同的是这种发动机的燃料是更低温的液氢,而且它也不存在结焦和积碳的问题,因此富油燃烧完全不用担心问题,还能降低涡轮泵温度。以下是它的参数:
推力:2279千牛(约230吨)
比冲:366秒(海平面)452.3秒(真空)
室压:20.64MPa
流量:514.49 千克/秒
这三个指数基本可以看出这台发动机的性能是相当不俗的,那么我国有和这种发动机差不多的氢氧发动机吗?还真有,就是YF-90,这台发动机的参数还是不错的:
循环:分级燃烧循环
推力:2200千牛(约220吨)
比冲:316.7秒(海平面)428秒(真空)
室压:18.3MPa
总流量:516.3千克/秒
这款发动机推力和室压略低于RS-25,但大致在同一水准上,不过比较可惜的是YF-90目前还在研制中,第一次测试都还没有,而另一种比较接近的氢氧机则是YF-77,这个参数差就比较大了:
循环:燃气发生器循环(开式循环)
推力:7000千牛(约70吨)
比冲:428秒(真空)
室压:10.1MPa
目前已经有的和在研的氢氧发动机都不如RS-25,我们在氢氧机上的差距还真不是一般的大,虽然我们一直在嘲笑SLS用航天飞机的遗产都花掉了300亿美元才第一次将火箭送上太空,但NASA吃老本都比我们的发动机要好,想想真是蛮可怕的。
不过好在是我们液氧煤油机已经赶上来了,未来的重型火箭也是指日可待,不过可能会转向到液氧甲烷的可回收型,还是可以期待的!
中国航天科技集团六院自主研制的国内最大推力液体火箭发动机YF-130日前首次整机试车圆满成功,该型发动机的“心脏”——涡轮泵所用大尺寸低温轴承由轴研所研制配套。
设计推力高达500吨级的YF-130首次整机试车成功,标志着该型发动机研制取得重大突破,将为载人登月、深空探测等重大工程提供强大动力保障。其中,涡轮泵是液体燃料火箭发动机的核心部件,作用是将燃料剂和氧化剂送入发动机的燃烧室,重要程度类似人体的心脏部位。而涡轮泵中的轴承是其支撑和旋转的核心部件,轴承能否安全正常使用,是火箭能否安全发射的关键因素,相关研制也被列为重型运载火箭发动机研制的关键任务之一。
作为国内最大推力液体火箭发动机,YF-130所需的涡轮泵轴承需要在超低温、大载荷、超高速工况下长寿命运转,这对轴承的耐温、承载、转速等性能指标都提出了前所未有的苛刻条件,且无可借鉴的资料与经验。
轴研所在接到研制任务后,第一时间组织低温轴承关键技术攻关团队,历时多年通过数十次反复方案改进与试验,成功掌握特种低温润滑、保持架强度、动力学仿真、介质流场热分析、钢球拖动理论等一批关键技术,解决了轴承试车后出现的烧伤、磨损、表面变色等故障问题,最终研制出满足涡轮泵高性能要求的超高转速、高可靠性的大尺寸低温轴承,为重型液体运载火箭发动机整机试车成功提供有力保障。
“党的二十大报告提出,以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战。我们此次通过高品质产品交付,保障YF-130首次整机试车成功,进一步助力航天强国建设跃上新台阶。”轴研所相关负责人表示。
多年来,轴研所一直为我国航天工程研制生产特种轴承、轴承组件及动量轮产品,共参与了载人航天八大系统中七大系统特种轴承的研制。未来该企业将继续锚定产业风口,加速转型升级,力争用更多“洛阳创新”助力我国航空航天事业高质量发展。
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