文章不⛡🛼长,标题是《先进推进技术》,涉及到宇航动力🔿研究所下属的所有实验室,即化学发动机实验室、核发动机实验室、离子发动机实验室、反重力实验室和宇航动力学实验室🙳🎡。
“什么叫先进推进技术?”汉密尔顿的文章⚩🔄♰开篇来了个反问。
“所谓⛡🛼先进推进技术🝫🎂🎕,就是超过现有水平的技术,对宇航动力来讲,就是最大限度地提升发动机性能和研发新型发动机🂢🐛。”
化学发动机实验室的产品类型丰富,氢氧发动机系列有🔿ard-0🐼🅋103,0502,02002,03002和0400🙁🙢1,实现了成本和性能的完美统一。
李庄一看代号,便不由得乐了,公司上下在命名☗上偷懒成风。ard的意思是asa常规发动机,“0”是氢氧机的代号,型号最后的数字是改进的次数。氢氧发动机系列的推力有10吨、50吨🝢🌱🂸、200吨、300吨和400吨等五个级别,难得他们开发了这么多发动机。计算机专家想想可能跟公司的制氢储氢方面的研究水平有关,氢氧发动机比冲高,可以轻松两级入轨。
威州有九座氢燃料电池电站,氢氧的制备量可能是世界上最多的,到处可见清洁能源。李庄认识制氢储氢实验室主任,他是新能源实验室时期的老员工,名字很有趣,叫姚佑才,大家平常🅰都叫他“有才”。姚博士个头不高,人很严肃,确实很有才。asa的所需的液氢液氧由这个实验室负责,成本比cnsa要低得多,甚至比nasa还低。
制氢储氢项目原本是为氢燃料电池汽车准备的,现在看来这东西推广遥遥无期,不是不先进,而是成本和安全问题。制🂢🐛氢🝂储氢实验室已经转变了方向,每天忙得不亦乐乎,光公司内部氢氧的需求量就不是个小数目。
液氧煤油发动机系列有ard-14403和🈩🀾19501两种,🝪🍽后者去年做过飞行试验,目前还在完善阶段。ard-19501是超级推力的单喷嘴化学发动机,海平面推力可以达到950吨,真空比冲320秒,海平面比冲287秒。
液氧甲烷发动机系列有ard-22001和ard-24001两种,试车顺利,但这个系列是非主流,介于氢氧机和液氧煤油机之间,而公司的氢氧机和液氧煤油机都很成熟,八年中只出过两次事故,发射成🉐功率极高。不少人看好的液氧甲烷机的位置很尴尬,但一直在改进中,也许有其他的用途。
公司固体火箭发动机的型号有数十种,asa的产品占了一半。用于宇航的固体发动机从小推力的50♌🔼公斤级到大🜨🄭🀰推力的一千吨级都有,代号是ard-3。凡以3开头的都是指固体发🃨🚗📝动机,倒数第二位的数字代表推进剂的类型。
固体发动机🆥与液体发动机相比,结构简单,推进剂密度大而且易存储,但比冲小,工作时间短,加速度过大不容易控制,重复启动困难。asa的登月舱推进有两种方案,一种是固体发动机,另外一种是液体发动机,前者不容易控制,后者在月球的极端气温下保存成本高。从卡捷级的表现来看,固体发动机群达到了设计目的,从月面起飞并顺利完成了与轨道舱的对接。
阿波罗计划登月舱使用的是四氧化二氮和肼类液体常温推进剂🈭,接触可自燃,可靠性高,这也是cnsa以🔵🄼前发射成功率相对较高的原因⛰🞆👸,不像氢氧发动机的燃料储存容易出问题。
常用的四氧化二氮n2o4和偏二甲肼udh对环境污染大,两者都有剧毒,前者腐蚀性大,后者还能致癌,无数从事推进剂🏂研究及生产的工作人员患上了肝病及癌症。六年前联合国环境保护署unep牵头禁用了这种双组元自燃推进剂,只有极少数国家没有签字。航天从业者听到消息弹冠相庆,他们以前就巴不得这些要命的东西早点消失,只是它的门槛低,外加很多洲际导弹都用这类推进剂,所以一直无法彻底淘汰。
asa的化学火箭发动机都使用清洁燃料,一开始就是走这个路线,公司高层没有给它的前身宇航科技研🏍😴究院任何压力,知道这事急不得。
超燃冲压发动机和脉冲爆炸波发动机都是ls军用🚘📩🝥飞行器分部的研究成果,asa只搞宇航用的发动机,s不同,交叉部分则由联合调度中心🇻🝳🏎协调利益分配。
非常规推进技术中最常见🅚的就是电发动机,可以利用太阳能、同位素电池和核反应堆的电力。按加速工质的方式🃑不🜨🄭🀰同,电发动机有电热发动机、静电发动机和电磁发动机的三种类型。
电热发动机利用电能加热氢、胺🃧🚉等工质,使其气化,经喷管膨胀加速后,由喷口排出产生推力。静电发动机的工质(汞、铯、氢等)从贮箱输入电离室被电离成离子,然后在电极的静电场作用下加速成高速离子流而产生推力。电磁火箭发动机是利用电磁场加速被电离工质而产生射流,形成推力🗃😿。电发动机具有极高的比冲(700~25000秒)、极长的寿命(可重复起动🝕🖩上万次、累计工作可达数万小时),但产生的推力小。