据环球时报报道,4月28日,中国自研的130吨级液氧煤油发动机完成4机并联点火试验,试验过程中总推力超过500吨,创下了中国液体燃料发动机上推力最大的一次点火试验。这也意味着距离中国完全解决大型火箭的关键动力问题又近了一步。
此次试验的液体燃料发动机是一种相对比较特别的发动机,其采用了“泵后摆”的模式,也就是说将发动机的摇摆装置,放在了发动机的后边,发动机喷口的摆动相对更好控制。将摇摆装置后置还能为发动机腾出更多工作空间,并减轻发动机的机械结构。当然这么多的优势并不是白来的,这种泵后摆模式对摇摆装置的强度要求很高,尤其是抗高温高压能力,此前在120吨级液体燃料发动机上这套系统还没有装备,说明关键技术还没有“吃透”,而在130吨级装备上,已经开始使用这项技术,也说明了这项技术应该是最近一段时间才获得了完全突破,并应用在了新型火箭发动机上。
在突破了这项技术后,更复杂的则是四机并联操作,虽然从外观上看,是简单将四台发动机进行了“捆绑”,但在操作方面需要让四台发动机的操作同步,提供的推力也相应同步,在操作过程中并不容易,虽然我国此前已经成功使用这项技术,在长征系列火箭的以第一级推进器上,大多已经使用这类并联发动机,但将4台130吨级的火箭发动机并联,难度还是非常高的。
既然并联发动机难度较高,我国为何不直接推动单体大型火箭发动机的研发呢?其实道理更简单,火箭发动机的推力大小,和尺寸存在正相关的关系,但不是说想要大推力发动机,就直接将小推力发动机的零件放大就能完成。大推力发动机需要的技术和操作比小推力发动机高得多,大推力发动机不但需要更高的密封等级、材料抗压耐热等级,在研发成本上远高于多台相对小型发动机并联。
因此,中国想要快速提升液体燃料发动机的推力,有必要使用双管齐下的方式,一方面不间断推进更大推力液体燃料发动机的研发,另一方面则加强火箭发动机并联数量、操作的提升。以美国的“猎鹰-9”重型火箭为例,该火箭直接将9台推力在69吨的“默林”发动机并联,获得了比咱们这次试验4台130吨级火箭发动机并联更大的推力。
目前,中国能够将4台130吨级火箭发动机并联已经接近国外先进水平。虽然在推力方面,比不上人类有史以来最强的RD-170液体燃料发动机,但RD-170的单台推力本就大于我们现有的130吨推力液体燃料发动机,未来我国可以通过提升单台发动机推力的同时,研发4台以上发动机并联技术以获得更大的推力,单这也将造成火箭的芯级直径“飙升”。
而目前这4台并联产生500多吨推力的大型发动机,考虑到其尺寸比较粗大,不排除未来将用在芯级直径达到10米、神秘的“长征9号”重型运载火箭上,为中国航天的载人登月输出澎湃动力。
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