瀚海狼山:节流火箭发动机技术高在哪里?

2020-01-01 18:37:33   




现代的火箭都是庞然大物,比如向地球低轨道成功发射10吨左右的物体环绕地球稳定飞行,这火箭的起飞重量就需要超过600吨。胖五发射起飞重量870吨,则可以实现地球低轨道25吨的运力。至于起飞重量超过1000吨的大火箭规格就更大了。这么一些高度相当于20到30层楼,一级加助推器的总截面面积,比普通家庭住宅还大,一旦喷火燃烧,自然是惊天动地。大多数大推力火箭一旦点火,就很难在燃料没有全部燃烧完毕的情况下中途关机。而燃烧时的推力也大体是比较稳定的。而谁谁家就因为在全球最早掌握大型火箭紧紧关机的技术而惊动了国际航天界。这种不可以任意关机,推力稳定的大火箭,不停的往天上飞还可以,但是一旦要求其反着来,逐步的从天上往下落,传统的火箭发动机就不行了。因为无论是在地球上回收火箭准备再次利用。
还是登陆月球或者其他没有大气层的外星,往下落的过程中,火箭反推需要不断的消耗燃料,其实整个降落体的自重是不断减少的。而如果此时反推火箭的推力不变。那么这样的组合体根本不能降下来,反倒可能再次升上去。而且随着距离定点的降落位置越来越近,需要的反推力会越来越小,而且必须精准的掌握推力和自重的变化曲线,才能实现轻盈的登陆外星。这种特殊的火箭发动机,就叫变推力火箭发动机或者叫节流火箭发动机。瀚海狼山认为严格来讲,变推力火箭发动机的范围比节流火箭发动机的范围要大一些。因为实现火箭的变推力不仅仅只有节流这一种技术路线。而当代成熟的变推力发动机大多是节流发动机,因此可以暂时认为节流火箭发动机就可以代表变推力发动机的技术潮流。节流火箭发动机有多重要。看看2019年,



各国登陆月球的探测器,只有谁谁家降落在月球背面的嫦娥4号成功就知道了。嫦娥3号和4号,还有即将发射的嫦娥5号最关键的核心技术之一,就是7500牛的变推力节流火箭发动机。三哥的月球着陆器上根本就没有这种技术。居然用5台800牛的固定推力的小发动机依次关机来赌一把。结果到最后,等于5根腿的桌子被砍掉了4根腿,在距离月面3.4公里时不翻车就怪了。因此三哥软着陆月球的能力目前不是成功了99.9%,而且还欠缺99.9%,因为最基本的核心技术都不具备。目前的火箭变推力发动机要实用化,一般有2大技术流派。第一自然就是节流。准确的说法是大范围流量调节技术。即采用带有可调气蚀管的双组元流量调节阀,调节推进剂流量和混合比。流量的调节可通过改变调节锥的行程,进而改变喉部流通面积而实现;通过调节两个调节锥的相对位置及精确设计调节锥的型面,可实现对火箭燃料和氧化剂的流量精确控制,从而对发动机混合比进行精确控制。最终精确控制推力。



另一个技术流派,则是高性能针栓式喷注器设计技术。针栓式喷注器与双组元液体火箭发动机典型的撞击式或同轴式喷嘴比较,具有独特的几何特性和喷注特性。针栓式喷注器能够产生很高的燃烧效率。调节范围更大。推力变化从1倍一直到15倍左右。目前谁谁成熟的变推力火箭发动机推力变化可以做到1到10调节,虽然还可以继续提升水平,但是现阶段已经完全够用了。