 前一段时间看某位网络大V介绍说，飞鼠一号的燃料大概相当于上世纪30年代德国的水平，是非常落后的发动机。我个人并不赞同这样的观点。 一、液体火箭发动机和固体火箭发动机 经常看我作品的朋友应该对固体火箭和液体火箭的发动机都有了一定的了解，大概知道两种发动机的优点和缺点。 现在主流的火箭都是以液体火箭发动机为主要动力，因为液体发动机推力稳定，工作时间长，且可以自由调整推力大小，能够重复的开启和关闭，同时燃料比冲还明显高于固体燃料。但是液体发动机燃烧室需要承受很高的压强，少说也要承受一百多个大气压，要求高的甚至会达到300多个大气压，而且很多发动机需要用液体来冷却以防被烧毁，同时还需要复杂的燃料泵系统。这样的发动机还需要配合复杂的管路系统进行工作，其设计和生产成本都非常高。  固体火箭发动机的结构比液体火箭简单得多，通俗点说，就是一个装了火药的火箭筒子外加一个喷嘴，工作压强最多也就几十个大气压。这类发动机的研发和生产成本都明显低于液体火箭，而且固体火箭可以提前装好火药，准备起来要比液体火箭方便很多，对发射场的要求也比液体火箭低很多。但是生产火药柱的危险系数非常高，一不小心就有爆炸的危险。同时，还有推力不稳定、推力不可调、一旦点火不能关机重启等问题一直困扰着固体火箭。 二、神奇的混合推进剂发动机 如果有一种火箭发动机能综合固体火箭和液体火箭的优势，在降低发动机生产成本的同时，还能像液体火箭发动机一样动力可调，自由关机和重启，那将是非常理想的一种发动机。混合推进剂发动机就是这样一种发动机，充分综合了固体发动机和液体发动机的优势。而台湾的飞鼠一号火箭，使用的发动机就是这类混合推进剂发动机。 所谓混合推进剂，就是把氧化剂和燃料分开，两者的状态不一样，一种是固态，另一种是液态或者气态。最常见的是燃料为固体，氧化剂是气体或者液体。比如台湾的飞鼠一号就是这种类型，燃料选择人造橡胶，氧化剂为一氧化二氮也就是笑气。这样的一个组合，可不是拍拍脑袋就来的，绝不能因为它看起来比较简单，就认为人家很原始。下面我说说这个发动机的好处和燃料的优势。  固体燃料加气体氧化剂 首先，这种混合推进剂发动机，可以像普通固体火箭发动机一样结构简单，无需设计复杂的发动机系统，只需要对固体火箭发动机做简单的改动就可以了。单就发动机设计和生产来说，比液体火箭发动机容易多了。同时混合燃料的比冲还比固体燃料要高，有利于减少火箭级数。 其次，混合推进剂发动机没有危险的火药柱，燃料柱生产也没有那么大的风险。固体火箭发动机的火药柱，本身就是危险的炸药，静电、碰撞、火花都有可能引起爆炸。看过电影《我和我的父辈》的朋友，对火药柱爆炸应该有深刻的印象。混合推进剂的燃料不是炸药，因为没有跟氧化剂混合在一起，固体燃料就算有明火，也不会爆炸。大家可以想想，一个橡胶燃料柱，就算碰见明火，会发生爆炸吗？除了橡胶，也有拿石蜡做燃料柱的，这不就是一个大蜡烛嘛，你家蜡烛要是会爆炸，你害怕不？ 第三，混合推进剂发动机动力可调整，能够自由关机再重启。因为燃料和氧化剂是分开的，工作的时候需要把氧化剂送过来才能正常燃烧，氧化剂的供应量可以调整，发动机的推力也就可以调整。当然，也可以多次关机再重启。因为只要不给氧化剂了，燃料自然也就不能燃烧了。 第四，混合推进剂发动机可以多个喷嘴并联。几乎所有的固体发动机都只有一个喷嘴，不像液体发动机那样多个喷嘴并联。混合推进剂发动机，可以在一个燃料柱上设计多个燃烧通道，每个通道都有自己的喷嘴，这样就可以实现多发动机并联，而且还可以提高燃料的燃烧速度和效率。  第五，飞鼠一号选择的燃料组合是无毒环保燃料组合。橡胶没有毒性，就不用解释了吧。一氧化二氮也是一种没有毒性的气体，就算泄露到空气中也不会对周边的生物产生毒害作用，这跟四氧化二氮有很大的区别。同时，一氧化二氮加热特别容易分解成氮气和氧气，这两个都是空气的主要成分。橡胶在一氧化二氮中燃烧的主要产物是水、二氧化碳和氮气，几乎不会污染空气。 第六，从运营成本来说，笑气比氧气更有优势。并不是说燃料在笑气中比氧气中更容易燃烧，也不是说笑气比氧气更便宜。主要是说，笑气比液氧更容易储存。使用液氧的火箭，也叫低温火箭，需要在发射前临时加注液氧，火箭系统需要适应零下一百八十多摄氏度的低温，而且液氧不能长时间储存。改用笑气做氧化剂，不需要那么低的温度，整个系统工作起来需要考虑的因素要少很多。 看完这些优势大家还会觉得，台湾飞鼠一号的混合推进剂发动机很落后，只能跟上世纪30年代的落后发动机比较吗？要知道飞鼠一号研发团队的领头人，可是在美国宇航局马歇尔太空飞行中心工作过啊，其航天功底绝不至于是菜鸟水平吧？ 三、新型发动机大有前途 虽然混合推进剂发动机确实是上世纪中叶以前就提出来了，但是本世纪各航天强国包括中美俄三国，都在努力研发混合推进剂发动机，希望使用这类发动机的火箭尽快投入使用，以弥补另外两种发动机的不足。 值得一提的是，2004年，有一款获得大奖的亚轨道飞行器，太空船一号，使用的就是这种混合推进剂发动机，这个飞行器也是一种未来概念飞行器。而且它理论上可以制成高超音速飞行器，其应用价值绝不简单。 沿着这个思路进一步分析，这种混合推进剂发动机经过特殊改造，可以跟超燃冲压发动机兼容。在大气层内充当超燃冲压发动机，提高比冲节省燃料，飞出大气层后，自己提供氧化剂变成火箭发动机，适应真空环境，还可以随时关机巡航，开机机动。这不就是空天飞机的动力装置吗？而且这样的动力组合，比我们常见的各种混合动力发动机都要简单得多。 当然，不得不说，之所以这种发动机如此优秀却一直没有真正走向航天舞台，主要的原因是，其研发过程中发现了一些难以克服的问题，性能受到了限制，目前还在探索攻克中。如果台湾的飞鼠一号试验成功，也算是给全世界提气了。可惜，飞鼠一号最终没有完成一次有效的飞行，就被叫停了。  说起来，人家飞鼠一号的发动机也是经过地面验证的，不是凭空蹦出来的。只是造出来的火箭成品没有完成试飞，前两次在台湾本土试飞都是被迫取消，后来因为当地法律问题不能继续在台湾发射了，2021年签约改到澳大利亚执行发射，三次发射都出现了意外，后经过评估，不符合发射条件而被彻底叫停了。可谓是命运多舛啊。 大家觉得飞鼠一号火箭还有机会重新走向发射场吗？大概需要多长时间才能再次飞行？请在评论区发表您的观点。 今天的介绍就到这里吧，我是东城观星，订阅、关注、点赞、评论都是免费的，大家通过这些免费的行为支持一下吧！我会持续给大家创作更多有价值的作品。 |
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