史上最强悍火箭发动机将复活？

安塔雷斯火箭爆炸的火焰，又勾起许多美国人对F-1的怀念。别误会，这里说的F-1不是方程式赛车，而是当年把土星V送上天的F-1火箭发动机——它是史上最强劲的单喷管液氧煤油火箭发动机，堪称美国火箭发动机的骄傲杰作。苏联的RD-170和RD-171推力虽然比F-1分别高出11%和20%，但却是通过将4个燃烧室和4具喷管捆绑打包实现的，可谓胜之不武。M-1虽然设计推力更大，但只在部件层面进行过试验。遗憾的是，随着阿波罗计划完结，F-1的生产设施已当然无存，研制团队也老化消失。如今美国希望重拾F-1的经验，用于开发新一代SLS火箭。

来看看F-1，你就知道它是怎样的不俗。土星V那138英尺的第一级下面装有5台F-1，凭借单台150万磅的巨大推力——比航天飞机3台主发动机合在一起还大，5台F-1合力就能产生750万磅的神力，合3400吨，足以将3000多吨的土星V推离发射台升空。每台F-1高达19英尺，宽12英尺，自重超过18000磅。力气大，饭量自然也不小。5台F-1每秒钟就要烧掉超过15吨的液氧和煤油，好在第一级只工作两分半钟。等到它们耗尽燃料，土星V已经飞行到距地面68公里的高度，飞行速度达到每小时9920公里。

F-1的根并不在NASA，最初它是空军的研制项目，由航天企业Rocketdyne公司在1955年开发。NASA后来继承了该项目，自己进行了可行性研究，委托Rocketdyne继续开发。苏联在航天领域一系列领先锋行动对美国的刺激，以及美国随后筹措的探月/登月行动，都要求开发一种推力惊人的火箭发动机。于是F-1项目得以迅速推进。

F-1的核心部件是推力室，这里燃料与氧化剂将被混合并燃烧，产生推力。发动机顶部一个穹形的腔室负责将液氧提供给喷射器，同时还作为万向环安装座，后者负责将推力传递到火箭箭体。穹形腔室下方就是喷射器，它将燃料和氧化剂导入推力室进行混合和燃烧。燃料通过一根单独的总管输入喷射器，部分燃料先经过推力室周围178根管路向下流过然后回流，这一过程的目的是为了冷却灼热的喷管。

F-1开始工作时，一台燃气发生器会率先启动，带动独立的燃料泵和液氧泵，向推力室供应煤油和液氧。在气体发生器的作用下，涡轮能以5500转/分的速度工作，功率达55000马力。燃料泵每分钟可以供应58560升煤油，而液氧泵每分钟则可以供应93920升液氧。想象一下，涡轮泵是在何种条件下工作：来自燃气发生器的高温气体温度大致在零上820摄氏度，而涡轮泵要输送的液氧却是零下184摄氏度！

推力室再向下是喷管延伸段，通常占到整台发动机高度的二分之一。因为延伸段的存在，发动机的扩张比从推力室部分的10:1增加到16:1。您一定会注意到盘绕在延伸段上的怪蟒一般的管子，那里是来自涡轮泵的废气，虽说这些废气温度高达几百度，但相比液氧煤油燃烧产生的3200摄氏度的明亮燃气，绝对算是不错的冷却气体——这根管子就是把涡轮泵废气排入喷管内部，形成一道冷却气膜，以保护喷管不会融化掉。

现如今美国计划中的SLS太空发射系统个头和重量都堪比当年的土星V，因此需要特大号的推进器，现有美国液体和固体推进其都不灵——计划取代RD-180的新一代发动机推力仅为50万磅。虽然复活这个巨人很困难，但这并未妨碍F-1凭借超强悍的表现成为SLS理想的技术选择方向，不过美国打算通过改进使其更现代，更简单，更可靠，而且还要更便宜。