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​发射火箭,为什么液氧甲烷更具优势?

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-10-04   来源:风电叶片   作者:风电招聘   浏览次数:91
核心提示:撰文/记者 段然 编辑/陈永杰新媒体编辑/王姗 供图/蓝箭航天(除署名外)2023年7月12日早上9时,位于大漠深处的酒泉卫星发射基地液氧甲烷发射工位,一个纤巧的身影从发射架上腾空而起,在升腾的烟雾中如离弦之箭冲入云霄。在火箭发射指挥控制中心内,所有工作人员的目光都目不转睛地注视着它拖着尾焰,消失在蓝色天际中。不久,一句 “朱雀二号发射成功”的宣布声犹如一颗炸雷,打破了这略显压抑的宁静,热烈的鼓掌声响彻整个控制室。▲蓝箭航天朱雀二号运载火箭发射指挥中心(摄影:任孝鹏)在这个骄阳似火的夏日,这枚名叫“朱雀二

   

撰文/记者 段然 编辑/陈永杰新媒体编辑/王姗 供图/蓝箭航天(除署名外)2023年7月12日早上9时,位于大漠深处的酒泉卫星发射基地液氧甲烷发射工位,一个纤巧的身影从发射架上腾空而起,在升腾的烟雾中如离弦之箭冲入云霄。
在火箭发射指挥控制中心内,所有工作人员的目光都目不转睛地注视着它拖着尾焰,消失在蓝色天际中。
不久,一句 “朱雀二号发射成功”的宣布声犹如一颗炸雷,打破了这略显压抑的宁静,热烈的鼓掌声响彻整个控制室。
▲蓝箭航天朱雀二号运载火箭发射指挥中心(摄影:任孝鹏)在这个骄阳似火的夏日,这枚名叫“朱雀二号”遥二的中型运载火箭绝对是酒泉卫星发射中心最亮的明星。
它是我国民营航天企业“蓝箭航天”的得意之作。
从点火到成功将卫星送入预定轨道,“朱雀二号”用了760.88秒的时间。
而这760.88秒的背后,则是从7月6日火箭完成转运与起竖工作至今100多个小时的奋战,是从5月4日火箭从嘉兴的火箭制造基地出征后至今67个日夜的努力,更是从去年12月14日朱雀二号遥一号火箭发射失败后至今长达7个月的等待。
“朱雀二号”遥二号这次成功发射,完成了一次不仅属于 “蓝箭航天”,更属于整个中国商业航天的跨越。
液态火箭才是王道49.5米的身高,219吨的起飞质量,朱雀二号作为一款中型运载火箭,乍一看上去并无多少亮眼之处,但实际上,朱雀二号在国内外商业航天界绝对是一款划时代的产品。
▲“朱雀二号”遥二号运载火箭首先,遥二火箭的成功发射本身就创造了一项世界记录:它是世界首款成功发射入轨的液氧甲烷运载火箭。
注意这里的关键词:“液氧甲烷”,这就要从为朱雀二号提供强大动力的“天鹊”系列火箭发动机说起了。
从原理上来讲,火箭实际就是利用自身携带的推进剂发生反应,产生高速喷射的热气流来推进的动力装置。
对于以空间运输为主要任务的运载火箭而言,其发动机有四种主流推进剂方案可供选择:固体燃料、四氧化二氮/偏二甲肼、液氧煤油和液氧液氢。
首先是固体推进剂方案,这应该算是历史最悠久的火箭动力燃料了,古代用黑火药作为燃料的原始火箭就属于固体火箭的一种。
这种推进剂的优点是易于长期贮存,能够应对突发情况,技术简单等。
但短板也是非常明显,比如比冲小、推力不可调等。
这里就涉及到一个关键概念:比冲,即单位推进剂的量所产生的冲量,单位是秒(s)。
可以理解为一个单位质量的推进剂产生一个单位的推力能够持续的时间,这是衡量火箭发动机动力的重要参数,一般而言,比冲值越大,就表明火箭的动力性能越优越。
显然,比冲值普遍较小的固体火箭难以担当运载火箭发射的重任,只能作为辅助动力登场。
比如航天飞机发射时配备的两枚白色助推火箭就是使用了固体推进剂。
而如今主流的运载火箭的主发动机基本都是采用液体推进剂方案,与固体推进剂不同,这类方案中推进剂分为液态燃料和液态氧化剂两类,他们在运载火箭发动机上一般是分别贮存在两个空间中,在进入燃烧室后激烈反应后产生推力。
在所有液体推进剂方案中,液氧是最为悠久的氧化剂,1926年人类历史上第一枚液体燃料火箭就使用了液氧(氧化剂)+汽油(燃料剂)的方案,同时也是最为高效廉价的氧化剂,很多主流运载火箭的主力发动机都采用液氧为氧化剂,不同是与之搭配的燃烧剂。
这其中液氧+煤油、液氧+液氢是应用最广泛的搭配方案。
▲SpaceX位于肯尼迪航天发射中心的液氧储罐(图片

 
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