世界最大推力!500吨级固体火箭发动机有多大?和液体火箭发动机有什么区别?

10月19日, 由我国自主研制的目前世界上推力最大、可工程化应用的整体式固体火箭发动机在航天科技集团四院试车成功。

该发动机直径3.5米,推力达500吨,采用高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术,发动机综合性能达到世界领先水平。试验的成功, 标志着我国固体运载能力实现大幅提升,为我国运载火箭型谱发展提供了更多的动力选择,对推动未来大型、重型运载火箭技术的发展具有重要意义。

目前,基于500吨推力整体式固体发动机,航天科技集团四院已经在开展直径3.5米级分段发动机的研究,发动机分5段,最大推力将达到千吨级以上,可应用于大型、重型运载火箭固体助推器中。

固体火箭发动机和液体火箭发动机有什么区别?

相比较而言,固体火箭发动机的结构更“简陋”一些,包括药室和喷管两个部分。其基本原理就是点燃药柱,产生大量高温气体推动火箭前进。因此它的性能特性就和药柱的形状有很大的关系。

火药燃烧会导致重心改变,影响飞行轨迹。于是,研究人员在固体火箭研发中必须设计不同截面形状的药柱,力求做到一个药柱在长度上能够均一同时燃烧,这样火箭在飞行中的重心改变也就减小了。

下面是几种常见的药柱形状:

固体火箭发动机有三个优点:

1. 相对于液体火箭发动机,固体火箭发动机结构更简单,加工和材料要求都比较低廉,甚至可以用石墨纤维缠绕制成喷管,其价格仅仅相当于液体火箭发动机的1/10~1/20。

2. 药柱是固体,特性比液体火箭发动机燃料更稳定,储存起来就更加安全,这也是目前为什么大多数导弹选用固体火箭发动机的原因。储存起来方便,投入使用快捷。

3. 容易小型化。结构简单的固体火箭发动机可以做得很小很轻,这一点对于空军所用的导弹是一个先天优势。

当然,固体火箭也有它的缺点,就是比冲低、燃烧时间短。

液体火箭的结构更加复杂,它的一个重要装置是燃料泵。从火箭发动机的燃料箱内将燃料和氧化剂快速地抽取到火箭喷管的燃烧室里面,形成高温高压的火箭喷射气流。

一般的情况下是在火箭喷管的旁路设置一个引流管道,让火箭燃气的一部分进入管道驱动一套涡轮系统旋转,这个旋转的涡轮再带动机械结构的燃油泵快速抽取燃料到火箭发动机中。

液体火箭发动机的主要优点有:

1. 液体火箭发动机的燃料是从燃料罐中抽取出来的,因此燃烧速度更为均匀,可以最大限度地提高火箭发动机的燃烧时间。

2. 液体火箭发动机可以在一定范围内增加或减少燃料,以获得特定的弹道特性。在发射灵活度上远强于普通的固体燃料火箭。

液体火箭相应的缺点就是燃料昂贵、有剧毒,且易燃易爆,对保存环境和操作流程的要求非常严苛。

可见,为了适应空间装备、载人登月、深空探索等航天活动对于运载工具的不同发展需求,我们必须建立相得益彰的固体、液体运载火箭体系,为完善的航天运输系统提供更加强大有力的动力支撑。

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转载自 :金属加工

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