我国最大固体发动机试车成功,推力超越印度,潜力全球领先。、液氢、甲醇、乙醇、二甲肼、甲烷等液体燃料,只有长征十一号、捷龙系列、快舟系列等少数火箭采用固体发动机,但长征十一号使用的固体发动机推力仅为200吨,其他固体发动机推力较小,相比之下都属于小推力运载火箭。不过近日国内多家媒体称,我国自主研发的世界上推力最大的整体式固体火箭发动机试射成功,对于我国在该领域来说也算是一个天大的喜讯。先看图:
这款火箭发动机由航天动力技术研究所研制,推力500吨,装药量150吨。外面的其他火箭都是粗的。
据悉,它还采用了高性能纤维复合材料外壳和高填充整体铸造燃烧室,尾部配有超大喷口。可以说它融合了多项先进技术。两台这样的发动机的推力已经达到了我国目前最大的火箭长征五号的推力水平,要知道长征五号一级火箭有10台液体发动机。
这款固体发动机研制成功,届时将成为我国推力最大的火箭发动机,超过我国目前正在研制的YF-480液氧煤油火箭发动机(海平面推力480吨)长征九号,估计不仅会用在火箭发射上,可能还有更多机会安装在其他东西上。猜猜会是什么?
多家媒体称这款发动机的综合性能在固体发动机领域达到了世界领先水平,也有不少人称这款发动机是“世界第一”,但说起来有点夸张现在。在推力方面,还需要大幅度提升。
上图中间是长征九号火箭的模型,两边是长征五号的模型。
就目前而言,航天运载火箭用什么固体发动机比较好?老美国还是第一。NASA的SLS(SpaceLaunchSystem)重型运载火箭的两台助推器都是固体发动机,单台推力高达1600吨,是我国这款固体火箭发动机推力的3倍。比我国目前最大运载火箭长征五号的总推力还要多出五六百吨,也是世界上推力最强的固体火箭发动机。
↑NASA的SLS运载火箭发射模拟图,两侧都有固体火箭助推器
NASA的固体火箭助推器SRB,脱胎于1981年航天飞机的首飞,当时的推力达到了1245吨(有人说是1379吨),经过不断改进,航天飞机退役后现在改装成SLS助推器,推力增加到1600吨。
↑美国宇航局航天飞机助推器发射现场
不过,它并不是史上最强大的固体发动机。早在1960年代,也就是大约60年前,参与登月火箭发动机的美国Aerojet公司制造了推力超过1600吨(单机2600吨)的AJ260固体火箭发动机。它的直径为6.6米,燃烧室长约24米。也说是一体式,不过这种固体发动机并没有用在火箭发射活动中,竞标输给了推力约680吨的F-1液体发动机,土星上装了5台V型运载火箭。
世界上大部分火箭都是液体发动机发射的,固体发动机多用于导弹。热衷于使用固体发动机发射火箭的国家和地区主要是美国、欧洲和印度,除了上面提到的两种固体发动机外,美国还有SRMU固体发动机,直径3.2米,装药量312吨,长度38.4米,推力756吨;而欧洲EAPP241固体发动机直径3.06米,装药量265吨,全长31.6吨。米,推力708吨;印度的S200固体发动机,直径3.2米,装药量206.7吨,长度25.75米,推力357.8吨。因此,单从推力来看,我国这款500吨级固体发动机的推力仅略高于印度。
↑印度的GSLVmk.3火箭构型,两侧都是固体助推器
但是,在比较固体发动机的性能时,我们不仅要看推力,还要看设计、长度等参数。中国这个500吨级的火箭是“整体式”固体发动机,而美国的SLS助推器固体发动机是分段式固体发动机。它推力大的主要原因是它够厚,够长,装药量大,直径3.7米,全长54米,装药量628吨,所以推力达到了1600吨。
↑美国宇航局SLS运载火箭固体火箭助推器及分段结构示意图
我国固体发动机直径3.5米,长度仅约12.7米,装药量仅150吨,而500吨的推力已经是非常不错的成绩了。如果说在同直径、同长度、同装药的条件下,它的各项参数都算世界第一,而且是一个整体,不是分段的,可见还有提升的空间。大,够用,外壳和燃烧室的材料和设计可能是世界上最先进的。因此,评价这款火箭发动机,可以说在推力上刚刚超越印度,在潜力上领先世界。
不过毕竟发动机还是首先要靠推力的,通过后续的改进,这台固体发动机的推力应该会大幅提升。航天动力技术研究院也在发布会上表示,未来将打造推力超过千吨的固体发动机。发动机推力,还有很长的路要走,我们希望它能早点发生。
参考资料:
《西安晚报》10月19日文章《500吨!世界最大推力整体式固体火箭发动机在西安地面热试车成功》
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