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发动机火箭

 952952 2023-02-03 发布于江苏

中国航天这些年来发展神速,但作为一个 拥有极高技术门槛的高精尖领域,遭遇一些挫折也很正常。2022年12月,我国的 朱雀二号火箭在发射中遭遇不明故障,在一二级火箭工作正常的情况下,携带的卫星仍未能进入预定轨道,这次失败也为中国民营航天蒙上一层阴影。

朱雀二号的来历

朱雀二号是我国的民营航天公司蓝箭航天自主开发的 液氧甲烷动力运载火箭,在朱雀二号之前,蓝箭航天还有朱雀一号火箭项目,虽然是一种小火箭, 但蓝箭航天还是验证了火箭制造的关键技术。朱雀一号当时的情况并不理想,发射同样遇到了失败。

虽然朱雀一号不是一型成功的产品,但它的出现在我国航天发展上依然有着重要地位。朱雀一号火箭总长度为19米,起飞重量达到了27吨,更重要的是, 朱雀一号是由我国的民营航天公司完全独立设计,自主开发的新产品,结构上也有着诸多创新。

在朱雀一号失败以后,蓝箭航天并未放弃他们的航天梦, 马不停蹄的投入到朱雀二号这一后续型号的开发工作中。朱雀二号的技术基础来自于朱雀一号,但在很多子系统上都有创新。

朱雀二号最大的特点就是惊人的运载能力,它的起飞总重量达到了惊人的 216吨,和朱雀一号完全不是一个级别的产品。另一个创新点则是火箭的动力系统, 朱雀二号采用了国产大推力液氧甲烷发动机,这种发动机也被看作是航天领域的未来趋势,具备极为强大的重复使用优势。

朱雀二号的第一级就安装了4台这样的 液氧甲烷发动机,第二级同样是液氧甲烷发动机作为主动力,为了预防紧急情况的出现,火箭上还有另一台发动机充当备用动力。

不难看出,在多台液氧甲烷动力发动机的加持下,朱雀二号的运载能力将会极为可观,据蓝箭航天透露的数据, 火箭足以将6吨的载荷送入200公里的近地轨道,而对太阳同步轨道的运送能力,该火箭同样达到了4吨。

这样的运载能力在国际上都处于先进水平,要知道,曾让韩国航天再次伟大的世界号运载火箭, 其运载能力也不过区区1.5吨,而世界号的出现就已经让韩国网友做起了 世界航天强国的白日梦,由此也能看出中国航天在世界上确实处于领先地位。

国产液氧甲烷发动机的前景

遗憾的是, 朱雀二号和朱雀二号一样在发射中遭遇了失败,其携带的有效载荷并未成功达到预定目标轨道。发射失败以后, 很多网友将原因归咎于液氧甲烷发动机这种新型动力,认为如果改换技术较为成熟的 液氧煤油动力,朱雀二号早就成功了。

但这种说法多少有些主次不分了,实际上 液氧甲烷发动机这种新型动力的应用,才让朱雀二号有着如此重要的价值。在液氧甲烷动力火箭出现之前,世界各国使用的 液体火箭采用了多种不同的动力。

理论上来说, 早期液体火箭应用的液氢液氧燃料是最理想的火箭推进剂,但这种燃料实在太金贵了,保存条件极为苛刻,再加上其本身的密度很低,导致火箭如果要使用这种燃料必须安装巨大的燃料存储部件,还要保证存储温度低于 零下253摄氏度,这将使得火箭的结构重量大为增加,运载能力受到影响。

所以在使用了一段时间的液氢后,世界各国都改换了液氧煤油作为火箭燃料,这种燃料便于存储,同时也比较稳定,安全性很高。 美国历史上制造的最大火箭土星五号就采用了煤油动力,推力高达680吨,成功将美国宇航员送上了月球。

但在长期的使用中,美国人自己也发现了液氧煤油依然有一些问题,譬如 比冲太低,重复使用会出现结焦现象,在科技爆炸的冷战时代过去以后,就连美国人也无法开展不计成本的太空探索项目, 环保成为了压垮液氧煤油动力最后一根稻草

最终还是特斯拉老板马斯克旗下的SPACEX公司找到了解决方法, 他们推出了一种采用液氧甲烷动力的新型火箭发动机,并安装在自家的星舰运载火箭上。星舰的成功也证实了液氧甲烷动力在航天领域的独特优势,尤其是在 可重复使用性能上与传统动力的巨大差距。

和美国一样,中国也是一个航天大国,在看到液体火箭动力的新趋势后,蓝箭航天加入了这场竞争。并且其研发的液氧甲烷发动机和马斯克的产品还有些不同, 其技术门槛和制造成本比美国发动机还要更低,换言之,国产发动机具备更好的 经济性

国产液氧甲烷发动机在试车的时候表现很好,项目进展十分顺利,哪怕是在这次失败的发射中,朱雀二号的一二级发动机也都运行正常, 只是最后推动卫星入轨的发动机出现了故障,才导致了发射的失败。

但这毕竟只是朱雀二号的第一次发射,航天领域本就是曲折的,我国的国家队都尚且遭遇过许多挫折,更别提蓝箭航天这样的 民营公司。所以,这次火箭发射虽然失败了,但并不意味着国产液氧甲烷发动机的失败, 这种新型动力依然有着光明的应用前景

目前,蓝箭航天已经开始总结反思这次发射中出现的问题,并开始筹备下一次火箭的发射,也相信蓝箭航天在突破重重阻碍后,能像马斯克的SPACEX那样获得成功, 为中国敲开可重复使用火箭的大门

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