昨日,我国新一代中型运载火箭长征七号在海南文昌发射场一飞冲天,实现完美首飞。长征七号作为新一代长征系列运载火箭家族中的新成员,这枚新火箭最大的亮点之一,就是采用了位于西安航天基地的航天科技集团六院最新研制的新一代航天动力——液氧煤油发动机。
10台新发动机保驾护航
让火箭动力从有毒变无毒
长征七号是我国长征火箭家族中的新一代中型运载火箭,由直径3.35米的芯级和4个直径2.25米的助推器组成,长征七号助推与一级火箭,共使用6台120吨液氧煤油发动机,二级火箭使用了4台18吨液氧煤油发动机,其动力系统全部采用航天科技集团六院研制的液氧煤油火箭发动机。
我国在役的液体运载火箭,虽然飞行发射的成功率,高居世界领先水平,但他们一个共同的特点,使用的都是有毒的常规推进剂。而液氧煤油发动机的一大特点就是绿色环保。它采用液氧和煤油作为推进剂,液氧、煤油这两种推进剂具有来源广泛、价格低廉的优点,平均价格比现役火箭的推进剂低一个数量级。它的研制成功并实现太空飞行,实现了我国火箭动力从常规有毒至绿色无毒的巨大跨越。
高压补燃循环系统
使推进剂能量得到充分释放
液氧煤油发动机采用了世界上最先进的高压补燃循环系统,这种补燃循环技术,是一种闭式循环,可以使全部推进剂的化学能得到充分释放,提高了发动机的性能。所谓补燃循环,是燃气经涡轮做功后进入燃烧室,进行二次燃烧(称为补燃),从而更充分地利用推进剂的能量。相对发生气循环来说,补燃循环方式的综合效率更高,但结构较为复杂,设计难度大。
同时它还具有先进的高效燃烧技术,在空间很小的腔体内完成推进剂的高效燃烧,是液体火箭发动机的技术诀窍。液氧煤油发动机燃烧腔体较小,燃烧效率达到了98%以上。
推力可调节
如同自动挡汽车可实现无级变速
推力和混合比可调节也是液氧煤油发动机的一大亮点。调节精度更高。大范围推力调节技术:为了提高运载火箭的性能和适应性,液氧煤油发动机具有大范围推力调节能力,如同自动挡的汽车,可以实现无级变速。对于载人航天来说,通过推力调节,可以有效降低火箭飞行中的加速度,提高航天员的舒适度,降低对航天员的体能要求,使普通人也有望遨游太空。
120吨级液氧煤油发动机,采用自身起动,起动系统的可靠性更高。我国以往的发动机需要依靠专门的火药起动器等装置,而液氧煤油发动机实现了自身起动,二者的差距如同将手摇拖拉机改为了一拧钥匙即能启动的汽车。
地面试车可重复使用
节约成本缩短了研制周期
与常规发动机只要地面一试车就报废、只能一次性使用相比,液氧煤油发动机具有多次地面点火工作的能力,发动机生产出来后可以进行试车考核,通过“磨合”试验后重新校准、检查,合格后再交付使用,从而节约研试成本,缩短研制周期,也使发动机的精确度和可靠性得到了进一步的保证。
为了保证液氧煤油发动机的研制,中国航天科技集团六院建设了亚洲最大的火箭发动机试车台和大功率泵试验室,为我国研制载人登月重型运载火箭的大推力发动机奠定了基础。
记者 关颖
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