中美同一天测试甲烷火箭发动机,我国启动两个型号,猛禽已有三代

长征九号是我国重载登月和登陆火星的新一代重型火箭,自从它的方案放弃原先的500吨级液氧煤油发动机,转而和星舰一样,采用二三十台200吨级液氧甲烷发动机FFSC的光杆布局之后,很多人担心重新研制发动机,是否来得及。别急,发动机这不就来了?
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长征十号、长征九号和长征五号
根据航天六院165所的报道,5月12日,航天科技六院在西安抱龙峪低温液体火箭发动机试验中心902-1台,完成了200吨液氧甲烷发生器点火试验,这是保证后续发生器稳定点火的重要试验。
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而所谓液氧甲烷发生器,其实是预燃室/燃气发生器,FFSC的液氧和甲烷分别需要一个预燃室来驱动。虽然这只是液氧甲烷发动机的一部分,但属于关键的一环,后续发生器稳定点火成功之后,200吨级甲烷机的研制就可以加速了。
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在国家队研制200吨级液氧甲烷发动机的同时,我国民营航天公司蓝箭航天也正在论证和研制自己的200吨级全流量循环甲烷机。此前该公司研制的“天鹊”系列甲烷机,从10吨级一路创到80吨级,成功应用在朱雀二号商业运载火箭了,即将在今年进行第二次轨道级试飞。
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蓝箭航天的天鹊12
有意思的是,就在同一天,SpaceX的第三代“猛禽”甲烷发动机也在5月12日进行了首次热试车,燃烧室承受了有史以来最高的热值,据马斯克称在35 Mpa的室压下稳定持续工作了约45秒,对应推力达到了269吨。
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猛禽3测试
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短短4年时间,SpaceX从185吨/25Mpa的猛禽一代,发展到230-247吨/30-33Mpa的猛禽二代,而现在的三代则是269吨/35Mpa,进步可谓十分神速。如果第二枚星舰轨道级测试采用三代猛禽的话,最大起飞推力将达到恐怖的8877吨,已经从推一艘护卫舰上天,进化到可以推一艘驱逐舰上天了。
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不要忘记,还有蓝色起源公司的BE4,虽然采用的是落后的富氧分级燃烧循环模式,但推力也能达到250吨级,超过此前的猛禽二代,并且已经应用的自己公司的“新格伦”火箭和ULA的“火神”上,只待首飞了。
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BE4测试画面
从以上四型发动机可以看出,中美正在争先恐后地发展液压甲烷火箭动力系统,目前是美国占优,SpaceX猛禽最为出色,但假以时日,谁会笑到最后,还不确定。其实,甲烷火箭发动机并不是什么新鲜事物,德国早在1930年就研制出来了,为什么现在却成了航天大国的宠儿呢?
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有人说是甲烷发动机的比热值高,推力大,也有人说是甲烷和液氧搭配,方便储存。还有人说科学家已经在很多星球上发现了甲烷,运载火箭使用甲烷作为燃料,方便将来直接在当地制备。
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都对,但最关键的是甲烷相比液氧煤油和氢氧发动机而言,积碳最少,这就涉及到现在非常流行的一个概念,即火箭的回收和复用,积碳少的发动机,才能更方便重复使用,我国长征九号现在瞄准的就是星舰的目标,不仅一级要并联二三十台发动机,而且将来回收复用也是必然的选项,所以才抛弃了原先已经研制得差不多的液氧煤油发动机,果然改为液氧甲烷。
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