火星人马斯克!历时8年,终于让全流量级燃烧发动机飞上天

2020-12-23 09:22:03 | 来源:百度 | 参与: 0 | 作者:清风

  

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  图为燃气发生器循环

  发动机是火箭的动力之源和灵魂,有网友戏称只要发动机够猛,砖头也能飞上天。

  世界上除了中、美、俄这几个举全国之力将火箭送上太空之外,能做到这样程度的私企,恐怕就只有埃隆·马斯克所创立的SpaceX太空探索技术公司了,这个梦想将人类送上火星的男人,正在一步一步实现他的梦想。

  马斯克为了让人类能够星际旅行,设计建造了星舰原型机SN超低温液体火箭系列,承载着许多发射任务,而要想将这种火箭送上太空就必须配备强大的发动机,因此SpaceX用了近8年的时间成功研制出了猛禽发动机,是世界第一台成功上天的全流量级燃烧发动机。那这个发动机有什么厉害之处呢?先不要急,我们要先从发动机的发展历史开始说起。

  航天发动机的发展史

  1942年时的德国就已经成功试飞有液态燃料发动机驱动的V2火箭,该火箭成功飞到了84.5公里的高度,这是人类探索太空跨出的第一步,具有划时代的意义。

  德国战败后,V2火箭发射技术落到美、英和苏联三国的手中,此后长达80年的时间里,世界主要成功发射都主要传承于V2火箭液态燃料发动机技术的运用。

  在意识到人类已经进入太空时代的美苏两国,开始在航天领域展开了竞争,而决定这场斗争胜负的关键就是研发出先进的火箭发动机。

  在火箭中存在两个体积较大的燃料仓,其中一个是装液体燃料,如航空级煤油、液体氢和甲烷等,另一个是用于装载液态氧,当这两个仓中的燃料混合时,能够让火箭在真空中也能燃烧。

  当时传统火箭发动机存在两个主要的问题,一是燃烧需要产生大量的废气,无法充分燃烧,降低了燃料的利用率,二是燃料产生的高温会融化发动机。

  针对这个美国和苏联走了两个截然相反的道路,苏联采用的是“富氧预燃模式”而美国采取了更换液体燃料,从航空煤油到液态氢。

  不过这两种方法都无法让燃料充分燃烧,于是便有了全流量分级燃烧发动机的产生,这种发动机同时结合了“富氧预燃模式”和“富油预燃模式”,通俗地讲就是让已经燃烧后的燃料再进行二级高效燃烧,于是燃料和氧气始终在最佳燃烧比例,使其充分利用了能量转化率,给了火箭强大的推力。

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