中國突然下一重大決定:美損失千億

最近美國媒體正在火力全開的報道一個事情,就是中國人正在研究自己的大推力火箭,甚至要把太空人送上月球。連網友們也跟著起鬨,說中國這麼做毫無用處?那麼事實果真是毫無用處嗎?小編認為這純屬美國人急瘋了說出來的話,根本不值得一聽!

現在全世界仍然還在繼續載人航天工程就是俄、美、中三家,而有計劃在月球上登陸的只有美、中兩個國家。不過要把人類送上月球背後不僅僅是技術實力的 展示,更是綜合國力和未來50年空間發展的起點。要知道月球上蘊含著豐富的氦-3資源,這種蘊含在月球岩層的氣體資源是下一代核武器的主要原材料。

2015年4月研製成功的新型運載火箭用9米級超大型鋁合金整體環件

中國航天發展歷史上,我們有著很多輝煌的成就,現在能夠在世界綜合實力排近第三,但是在部分領域在不懈努力。其中就是在大推力發動機上。我們在 2016年計劃展開一次繞月飛行,在2028年發射中國的大推力火箭「長征9號」,這種最大載荷130噸的大推力火箭與美國航空航天局的SLS系統類似, 這個項目預計在2018年首次測試。這不僅僅顯示了中國在這一領域上的雄心,也在說明中國正在推進自己的大推力火箭項目。

這將會與美國引以為傲的土星5號大推力火箭處在同一級別上,當然美國人是上個世紀70年代的技術水平。而中國並沒有直接瞄準美國當年這一最高水平,其實也是因為這樣好高騖遠,跟我們實際需求不同。

所以完全沒必要如此奢侈浪費。現在我們的技術積累已經達到一定高度,所以完全可以研製這樣一款大型推力發動機來支持我們未來的深空計劃。當年美國的「阿波 羅」登月計劃最終因為代價太昂貴,千億美金已經不夠燒了,而當時的技術對於開發月球上的資源幾乎束手無策,所以最終項目虎頭蛇尾,草草收場。

中國航天進步顯著

「長征9號」運載火箭會採用中國自行研製的500噸發動機和200噸發動機作為第二級。根據立項時暫定名為YF-460和YF-220,需要指出這只是一個暫時定名而不是最終名稱。

中國航天進步顯著

只是為了顯示他們的推力等級。YF-220採用的是液氧液氫發動機,最大推力220噸,發動機噴管直徑3300mm,本來研製出來是作為長征系列別的第一級使用,現在直接用來為「長征9號」的第二級,不需要做太多的修改減少開發周期。

而新研製的YF-460應該和俄羅斯RD-180結構相似,採用雙室雙噴管,設計推力460噸,最大推力在530噸左右,這樣已經足夠我們使用了。在2020年前研發出能夠把人送上月球,這個問題不大,畢竟中國人的執行能力還是非常強的!

隨著長征六號運載火箭一飛沖天,我國航天動力不僅進入了綠色無毒時代,同時也邁上了新高度。

長征六號火箭的動力系統,使用的是中國航天科技集團六院研製的兩型液氧煤油發動機,火箭一級採用一台120噸液氧煤油發動機,火箭二級採用一台18噸液氧煤油發動機。

我國現役火箭發動機的單台推力在70噸左右。120噸液氧煤油發動機的誕生,不僅使我國成為繼前蘇聯之後第二個掌握高壓補燃循環液氧煤油發動機技術的國家,而且一舉將我國火箭發動機單台推力提升了60%,將極大提升我國進入空間的能力。

長征6號運載火箭使用的是YF-100液氧煤油發動機,推力達到120噸

除了長征六號,我國新一代運載火箭家族中的長征五號、長征七號也將使用120噸液氧煤油發動機。「該發動機的研製成功,將為我國載人航天工程、月球探測工程以及下一步深空探測工程奠定堅實的基礎。」六院院長譚永華表示。

記者從六院了解到,該院還在進行460噸等更大推力的液氧煤油發動機的研製,未來將建立滿足我國航天事業發展需要的液氧煤油發動機型譜。

YF-100液氧煤油火箭發動機試車。460噸大推力發動機將是我國載人登月火箭的核心組件

在此,讓我們探秘液氧煤油發動機,看看航天新動力到底強在哪。

廉價環保

綠色環保是液氧煤油發動機的一大特點,實現了我國火箭動力從常規至綠色無毒的巨大跨越。

我國在新一代發動機研究之初,就決定選擇無毒的液氧和烴類推進劑。科研人員通過比較煤油、甲烷和丙烷等幾種推進劑,確定了代表技術發展趨勢的液氧煤油作為推進劑。然而,火箭「喝」的煤油不同於一般的煤油,具有密度大、熱值高等特點,經過努力,我國研製出了國產的火箭煤油。

同時,液氧煤油發動機推進劑具有來源廣泛、價格低廉的優點,平均價格比現役火箭的推進劑低一個數量級。以發射神舟飛船的長征二號F火箭為例,如果採用液氧煤油,每次發射可以節約推進劑費用上千萬元。

液氧煤油發動機突破了關鍵技術80餘項,其中最突出有7項。

液氧煤油發動機採用了先進的補燃循環技術。這是一種閉式循環,可以使全部推進劑的化學能得到充分釋放,提高了發動機的性能。所謂補燃循環,是燃氣經 渦輪做功後進入燃燒室進行二次燃燒,從而更充分地利用推進劑的能量。相對發生氣循環來說,補燃循環方式的綜合效率更高,但結構較為複雜,設計難度大。

補燃發動機首先要解決自身啟動技術難題。我國以往的發動機需要依靠專門的火藥啟動器等裝置,而液氧煤油發動機實現了自身啟動,二者的差距如同將老式的手搖拖拉機改為了一擰鑰匙即能啟動的汽車。

長征6號新一代無毒無污染運載火箭首飛

為了提高運載火箭的性能和適應性,液氧煤油發動機具有大範圍推力調節能力,如同自動擋的汽車,可以實現無級變速。對於載人航天來說,通過推力調節可以有效降低火箭飛行中的加速度,提高航天員的舒適度,降低對航天員的體能要求,使普通人也有望遨遊太空。

在空間很小的腔體內完成推進劑的高效燃燒,是液體火箭發動機的技術關鍵。液氧煤油發動機燃燒腔體較小,而燃燒效率達到98%以上。

長征6號運載火箭發射升空

渦輪泵是發動機的動力源泉,被稱為發動機的心臟。液氧煤油發動機的泵產生的最高壓強達到500個大氣壓,相當於把上海的海水打到5000米的青藏高原。

液氧煤油發動機具有多次工作的能力,發動機生產出來後可以進行試車考核,通過「磨合」試驗後重新校準、檢查,合格後再交付使用,使發動機的精確度和可靠性得到保證。同時可以在此技術基礎上研製重複使用發動機,將使運載火箭實現天地往返的可重複飛行。

為了保證液氧煤油發動機的研製,中國航天科技集團公司六院建設了亞洲最大的火箭發動機試車台和大功率泵試驗室,為我國研製載人登月重型運載火箭的大推力發動機奠定了基礎。

用途廣泛

液氧煤油發動機可以通過發動機台數的模塊化組合,形成低軌道10至25噸、太陽同步軌道5至15噸、地球同步轉移軌道6至13噸的運載能力。與國外最先進的「阿里安5」「宇宙神5」「德爾塔4」以及正在研製的「安加拉」運載火箭處於同一水平。

長征6號所用的YF-100液氧煤油發動機

同時,液氧煤油發動機還能替換現役火箭發動機,不僅能實現現役火箭的綠色環保,還能大幅提升火箭的運載能力。

長征6號運載火箭轉運至發射塔

以長征二號F火箭為例,其下面級採用的常規推進劑8台發動機,運載能力約為9噸。如果換成120噸液氧煤油發動機,只需要6台就能將運載能力提升到13.5噸。

此外,液氧煤油發動機的研製極大促進了技術發展。其材料新、技術新,基於國內過去的工業基礎,無法滿足其需求。

通過該發動機的研製,我國突破並掌握了多項新工藝和新材料,研製開發了近50種新材料,突破了30多項關鍵工藝。

長征九號重型火箭設想圖

目前計劃中的「長征9號」運載火箭是我們新一代重型火箭,推力大約3000噸級別,近地軌道的運載能力至少100噸,最大低軌運輸能力130噸,地月之間轉移軌道運輸能力也至少達到50噸。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat90/node965300

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