超越美国!中国130吨级可回收液氧煤油发动机技术,成功突破
11月26日公布的信息显示,我国130吨级可重复使用的液氧煤油补燃发动机进行了两次启动试车试验,并取得了圆满成功。
这是中国第一个开发这样的发动机,也是中国第一个可复用的、为运载火箭设计的大推力发动机,因此中国在发动机高压补燃和连续可变推力的核心技术上取得了重大突破,为中国运输系统的再利用奠定了更坚实的开发技术
虽然官方没有公布该发动机的型号,但很可能是YF-130N发动机。 该发动机是主要用于新版载人火箭的回收火箭发动机,该发动机具有综合性能高、可靠性高等优点,可在航天飞机中重复使用,满足我国空间活动的各种需要。
并在研制该发动机的过程中,对其部分零件采用了3D打印和自动焊接更新技术。 这一系列技术的集合,对我国具有十分重要的意义,是我国在这方面的重大突破。
那么,可回收的火箭发动机到底是什么样的发动机呢? 一般来说,实际上我们知道的火箭发动机是一次性的,使用后不能再使用。 在这种情况下也不可能达到回收利用。
但是这里提到的可复用火箭是一种可复用火箭发动机,可以回收利用,大大节约了成本。
当然,开发这种发动机对技术要求自然更高,首先要有多次点火的能力,其次还要考虑各个零部件的建造过程,抗疲劳的问题。
与此同时,这种发动机必须具备特别大范围的推力可调性能,这样才能支撑整个反复点火和起飞的过程。
在这方面,我国目前具备的YF-100K火箭发动机在推力的大范围内是可调的。 但最重要的一点是,由于不能满足可回收利用的条件,无法获得多次点火的能力,因此有必要进一步开发YF-100N。
对于可复用发动机的开发,实际上我国并不是最先开始的,在这方面最先开始的是口罩,而且在这方面SpaceX是世界上唯一一个以前完成了可复用火箭壳体的。
但是,他们在开发这种发动机的过程中遇到了非常多的困难。 其中特别会发生粘结问题。 由于反复使用,在这个过程中关于粘结的位置非常难处理。
一般结焦位置在再生冷却管路上,其中需要使用液态氢或液态甲烷,反应中煤油通过管路时容易结焦、堆积在管壁上。
这对整个发动机的运转非常不利,但煤油这种燃料在火箭燃料上具有独特的优势,不仅密度大,而且是常温燃料,价格也比较低,是一种非常容易使用的燃料,所以后期开始开发可回收的液态煤油发动机
在这方面,美国的可回收液氧煤油机就是他们的“梅林”发动机,而且该发动机使用过程成功率非常高,具有非常好的性能,在全世界范围内,可以说是迄今为止达到推重比的最高。
实际上火箭发动机产生动力是将氧化剂和燃料注入气体时燃烧,在这个过程中可以提高火箭的推力,但随着上升燃烧室的温度也会上升。
为了平衡地实现这种状况,需要冷却燃烧室。 美国的这种发动机选择降低室压作为解决焦化问题的方式,虽然这在很大程度上解决了焦化问题,但也限制了整个发动机的比冲,本身存在一定的局限性。
但在美国这一技术尚未得到解决的情况下,我国YF- 100N国发动机过程中采用分级燃烧模式。
该方式与美国的发动机相比,由于车厢压力变高,因此性能上也能达到的程度良好,能够缓和高车厢压力状态下的焦化。
另外,我国的这种发动机室压可以达到梅林发动机的两倍,限制比碰撞小。 目前,关于这方面的技术,我们已经超过了美国。