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火箭发动机,人类玩火的极致(八)——克服重重困难 长征五号复飞成功
最后更新: 2019-12-28 12:37:05导读12月27日20时45分,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,2000多秒后将实践二十号卫星送入预定轨道,发射飞行试验取得圆满成功。【文/科工力量 柳叶刀】
在长征五号火箭研制之前,中国的长征系列运载火箭一直是在已有的技术基础上进行改进,核心部件火箭发动机推力没有质的提升,增大火箭的推力与射程,只能依靠加装助推器与火箭的级数。老旧的火箭使用有毒的四氧化二氮与偏二甲肼推进剂,剧毒且污染环境。
为全面提高中国运载火箭的整体水平和能力,中国急需一种大推力、高可靠、低成本、无毒、无污染的运载火箭。新火箭还需具备模块化设计,可根据不同模块组装成不同推力的火箭。长征五号火箭就是在这种背景下进行研制的。
改造老旧型号火箭 长征三、四号推力性能无本质提升
自20世纪70年代以来,中国一直依靠“长征二号、长征三号、长征四号”运载火箭及其改进型来完成大部分轨道发射任务。如果追溯技术源头,这三型火箭都源自1971年首飞的东风5号洲际弹道导弹(两级液体火箭)。
“长征三号”运载火箭是以“长征二号”运载火箭为基础进行研制的,主要关键技术在火箭的第三级(上面级)。第三级火箭首次采用低温液氧/液氢推进剂,液氧的沸点温度在-183℃,液氢沸点温度更低为-253℃,在这样低的温度下,有许多难题需要克服。
该型火箭的第一级安装四台YF-21发动机,第二级是一台YF-24发动机(即:YF-22主发动机+四燃烧室YF-23游动发动机),这样的火箭一、二级设计与长征二号类似,变化不大。
长征三号运载火箭第三级所使用的YF-73氢氧发动机,由1台涡轮泵和4个独立的推力室并联组成,4个推力室同在一个圆周,呈“十”字形安装在发动机机架上,每个推力室都可沿圆周切向摆动,以控制飞行姿态,可以两次点火工作。
“长征三号”第三级YF-73发动机,由1台涡轮泵和4个独立的推力室并联,涡轮泵排气加热氢气和氦气,分别给氢、氧贮箱增压
YF-73发动机结构图,采用开式循环,四个燃烧室推进剂由一台涡轮泵驱动
“长征三号甲”第三级YF-75氢氧发动机,通过机架并联两台该型发动机使用,发动机可双向摆动,YF-75是继YF-73之后的中国第二代低温发动机
作为发射地球同步轨道卫星的备份火箭,上海航天局自1974年起,用了10年的时间成功研制了“长征四号甲”和“长征四号乙”运载火箭。
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本文仅代表作者个人观点。
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