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足球排行榜实力·中国最大的火箭发动机:缺少一项关键设备 只能用水作“燃料”
作者:未知    点击数:135    更新时间:2020-01-11 13:37:35

足球排行榜实力·中国最大的火箭发动机:缺少一项关键设备 只能用水作“燃料”

足球排行榜实力,利刃/tone

在长久的沉寂之后,"长征九号"登月级重型运载火箭的研制工作终于再传捷报:由航天六院负责的500吨级液氧煤油发动机yf-480在燃气发生器-涡轮泵联动实验中取得了圆满成功,相关组件完成了一次从起动到关机的完整工况过渡,标志着yf-480的研制已取得阶段性成果。

但在这个阶段性实验成果之后,等待着yf-480的却是名副其实的"研发断崖":由于国内缺乏和500吨级火箭发动机相符的试车台,yf-480的核心组件之一燃烧室将无法进行测试,继而成为拖累整个yf-480乃至长征九号工程进度的"短板"。

图为在试车台上测试,喷出大量水蒸气的美国ssme液氢液氧发动机。

如果把火箭发动机比作是推动火箭本身这个荷载前进的"壮汉",把燃料比作是人身体里不可或缺的血液,那么燃气发生器-涡轮泵这个组合就是负责将血液送到各处肌肉的心脏,至于这个燃烧"血液"的肌肉,那就是同样不可或缺的燃烧室了。

从航天六院公布的数据看来,本次联动实验成功的涡轮泵拥有着每秒输送1.6吨燃料的强劲性能,但如果燃烧室不能在每一秒钟把这些燃料和氧化剂安全稳定地燃烧干净,yf-480也依旧只能停留在纸面上和实验室里,没有挣脱地心引力的机会。

图为进行整机点火测试的spacex"猛禽"液氧甲烷火箭发动机,场景十分绚丽。

单就目前已公开的材料来说,即便采用"非主流"的双燃烧室设计,yf-480的燃烧室整体指标也依旧必须保持在世界前列。这样一来,单纯的计算机模拟计算实验必然行不通,在试车台上对燃烧室反复修改,甚至是在整机阶段"试错纠错"都显得必不可少。

但同样根据航天六院前段时间接受公开采访披露的内容来看,不仅中国航天系统现有的试车台难以容纳500吨级火箭发动机进行整机测试,用于500吨级发动机的专用试车台也尚未列入日程,而光是试车台的建造和调试就需要2-3年的宝贵时间。

图为美国登月级火箭发动机f-1涡轮泵的剖面图,足可见其精密程度。

此外,被试车台"扼住咽喉"的yf-480子系统还不仅仅包括燃烧室和整机:在缺乏试验条件的眼下,进行联动实验的燃气发生器和涡轮泵只能采用水作为介质,而不是实际使用时的液氧和煤油,而液氧和煤油的流体性质,乃至产生气泡时,空泡效应对涡轮泵叶片的侵蚀破坏情况都和纯水有显著差别,总而言之,对于yf-480来说,试车台依旧是绕不过去的坎。

图为不同转速下"空泡效应"对泵叶片的破坏模拟结果,侵蚀程度随流量上升而上升。

当然,yf-480及其配套设施(包括试车台)的建设和研制迟迟没有大突破,实际上都要归结在一个点上:yf-480始终是作为长征九号火箭的配套动力进行研发工作,而在长征九号火箭始终未得到立项的今天,yf-480即便在燃气发生器-涡轮泵联动实验中取得成功,也只能是达到"方案深化论证的预期目标",距离立项这份"准生证"仍遥遥无期。

图为长征九号运载火箭的大致构型图,可见该火箭的一级段共有12台yf-480同时工作。

追根究底,在各国重新掀起登月热潮,以及商业航天成本急剧下降的今天,长征九号要面临的问题不仅是技术难度大,更有指标夸张,构型传统,效率低下(运载效率不超过3%,欧美同期商业箭超过4%)等一系列顽疾,前途未卜也算是预料之内的结果。

不过,和长期崭露头角的长征九号不同,中国航天另有一款"921载人火箭"正在低调发展,至于效仿国外先进构型的它和长征九号谁将胜出,笔者也将拭目以待。

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责任编辑:匿名 
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