1月26日,中国航天近几年进入了跨越式发展,大火箭、空间站等项目纷纷进入快车道,而俄罗斯人一直都在蹭热点,对华出售RD-180火箭发动机就不断被人提起。
俄罗斯领先的火箭发动机制造商——动力机械科研生产联合体(NPO Energomash)上周三向其证实,中国引进RD-180的谈判正在进行之中。RD-180是当今世界最先进的液氧煤油火箭发动机,是一款双燃烧室、双喷嘴的火箭发动机。该发动机由RD-170系列衍生而来,采用共享涡轮泵。RD-180使用高压分级燃烧循环技术,海平面推力390吨,真空推力415吨。
RD-180其实并不是俄罗斯火箭使用的,俄罗斯著名的能源号火箭,助推器使用的是四燃烧室的RD-170,真空推力达到了790吨,在RD-170基础上,俄罗斯最先进的中型运载火箭——天顶号使用是RD-171,RD-180其实是给美国专门研制的。
由于空气动力的原因,废气在喷口产生阻流效应。音速随温度平方根增长,因此使用高温尾气能提高发动机性能。在室温下,空气中的音速为340 m/s,而在火箭的高温气体中可达1700 m/s以上,火箭的大部分性能都是由于高温。加之火箭推进剂通常选用小分子,这也使得在同等温度下,废气中音速高于空气中音速。
喷嘴的膨胀设计使排气速度翻倍,通常是1.5至2倍,由此产生准高超音速排气射流。速度的增量主要由面积膨胀比决定,即喷口面积与喷嘴出口面积的比值。而气体的性质也很重要。大膨胀比的喷嘴尺寸更大,但能使废气释放更多的热,由此提高排气速度。
在苏联解体后,中国液氧煤油发动机研制过程中,的确曾想获得这型发动机,但后来只接触到了次一点的RD-120型(天顶火箭的二级液氧煤油发动机),发展出了现在的120吨级YF-100型液氧煤油发动机,成为长征5号火箭助推器和长征7号、6号、8号火箭的芯一级发动机,但中国已经在为长征9号研制500吨级新一代液氧煤油发动机。
火箭发动机就是利用冲量原理,自带推进剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种,将推进剂贮箱或运载工具内的反应物(推进剂)变成高速射流,由于牛顿第三运动定律而产生推力。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。大部分火箭发动机都是内燃机,也有非燃烧形式的发动机。
火箭发动机是一种效率极高的热力发动机,产生高速射流,结果如同卡诺循环一样产生高燃烧室温度和高压缩比。如果运载工具的速度达到或略微超过排气速度(相对于运载器),那么能量效率是很高的。而在零速度下,能量效率也为零。
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火箭发动机(rocket engine) 由飞行器自带推进剂(能源),不利用外界空气的喷气发动机。可以在稠密大气层以外空间工作,能源在火箭发动机内转化为工质(工作介质)的动能,形成高速射流排除而产生推力。
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