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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与长征三号思路相似,长征四号火箭也是在“长征二号”的基础上增加一个第三级形成的,一级和二级继承了“长征二号”和“长征二号丙”成熟的技术,但与长征三号不同的是,增加的火箭第三级使了与一、二级相同的常温液体推进剂(偏二甲肼/四氧化二氮),动力为两台YF-40发动机,可双向摆动。
YF-40发动机
攻克大推力发动机技术难题 研制长征五号运载火箭
“长征五号”早于1986年在“863计划”支持下开展了前期的论证,但那时的中国航天工业还不具备生产大推力火箭发动机的能力,这意味着大推力火箭只能存在于概念中。不过,这种情况在90年代初发生了改变,当时中国获得了俄罗斯RD-120发动机成品(可能还有设计文件),RD-120就采用了先进的高压补燃循环技术。
高压补燃循环,预燃室中氧气充足,排气驱动涡轮泵后,全部注入燃烧室
21世纪初,国内开始研制两种大推力火箭发动机:基于RD-120技术的120吨推力液氧/煤油发动机YF-100和50吨推力液氧/液氢发动机YF-77。
实际上,YF-100和YF-77在研发的过程中都遭遇了重大挑战,导致了长征五号发展的重大延迟,中国航天业花了近20年的时间才消化完RD-120技术,并给出自己的设计。使中国成为既俄罗斯之后,成为世界上第二个掌握高压补燃循环发动机技术的国家。
YF-100发动机,基于俄罗斯RD-120发动机技术,采用液氧/煤油推进剂,使用高压补燃循环技术,长征五号助推器动力,半个世纪前,美国土星五号运载火箭采用F-1发动机,地面推力约690吨,相当于5台YF-100发动机
YF-77火箭发动机,采用液氧/液氢推进剂,YF-77火箭发动机采用开式循环,预燃室产生的燃气,分别驱动燃料泵和涡轮泵(这样的设计是考虑到密封性问题,防止氢气与氧气接触,产生爆炸),驱动涡轮后的废气直接排到发动机外面
中国航天科技集团公司和国防科工委于2001年开始对下一代运载火箭进行初步研究,该计划不只是发展一个新的运载火箭,还包括对整个空间基础设施进行广泛的升级,在天津建造新的运载火箭和宇宙飞船制造和测试工厂,在海南岛建造一个新的发射场,并建造用于两地转运火箭设备的海上运输船。
长征五号的设计任务被分配给中国运载火箭技术研究院(即中国航天科技集团第一研究院),该火箭是一种全新的设计,采用了以前长征火箭设计所没有的一系列新技术,包括新的发动机、数字飞行控制系统、新的焊接技术等。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 柳叶刀 
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