4台发动机总推力超500吨,中国解决了登月大难题
2024-04-29
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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。
（推力超过500吨的火箭发动机喷出的尾焰）
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。
（4台并联可以获得更强的推力）
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。
（四机并联点火试验）
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。
（人类历史上推力最大的液体燃料发动机RD-170）
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。
（猎鹰-9火箭并联了9台“默林-1D”发动机）
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”。
（传说中的“长征9号”重型火箭）
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。
（推力超过500吨的火箭发动机喷出的尾焰）
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。
（4台并联可以获得更强的推力）
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。
（四机并联点火试验）
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。
（人类历史上推力最大的液体燃料发动机RD-170）
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。
（猎鹰-9火箭并联了9台“默林-1D”发动机）
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”。
（传说中的“长征9号”重型火箭）
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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