液氧甲烷火箭有哪些技术突破?
航天领域液氧甲烷火箭的技术突破主要体现在以下几个方面:
1. 燃料选择:与传统的液氢燃料和RP-1(洗煤油)燃料相比,甲烷具有较高的能量密度和可用性。同时,甲烷在储存和运输过程中相对安全,可从天然气和生物质等多种来源获得。这使得液氧甲烷火箭有了更灵活和可持续的燃料选择。
2. 发动机技术:液氧甲烷火箭采用燃烧室冷却技术、喷嘴设计、推力控制等一系列先进的发动机技术。这些技术突破使发动机具有更高的推力和效率,提高了火箭的性能和有效载荷能力。
3. 回收技术:液氧甲烷火箭通常使用可回收的一级火箭,以降低成本,提高可再利用性。它包括垂直着陆和水平着陆。这些技术突破使火箭在发射任务完成后返回地面,并进行维护和再利用,从而降低了太空飞行的成本。
4. 3D打印技术:液氧甲烷火箭利用3D打印技术制造复杂的发动机部件和燃烧室。该技术可以大大降低零件的数量和重量,提高制造精度,提高发动机的可靠性和性能。
所以,液氧甲烷火箭通过燃料选择、发动机技术、回收技术和3D打印技术的突破,实现了提高性能、可持续性和可重复使用性的目标,为航天的发展带来了创新和进步。
为什么导弹会飞出来?里面有发动机吗?烧柴油吗?
当然,有发动机,它们的名字叫火箭发动机,它们使用各种燃料,具体情况取决于火箭的类型。
火箭之所以会飞,是因为它们有相应的比冲,或者改变了一个容易理解的概念。我们可以解释为,当火箭燃料燃烧时,相应的冲量效率是通过发动机的推进系统完成的,并形成动量。
简单地说,火箭通过屁股释放能量,然后能量冲击和空间形成机械传递力。当这种能量继续运行时,火箭将继续向相反的方向加速和推进。
一般来说,洲际弹道导弹等大型导弹与航天火箭没有太大区别,因此燃料应用也遵循“氧化剂-燃烧剂”的搭配原则;为了应对高速、高能量的燃烧,燃烧剂必须与氧化剂一起释放化学能量到极限。
酒精是早期德国V-2飞弹的主要燃料,然后与液氧和过氧化氢相匹配,以及一些用于低温保护的液氮。后来,苏联和美国的早期火箭也使用了同样的设计。但随着火箭技术的发展,酒精很快就被淘汰了。
今天的弹道导弹分为固体和液体两种,液体导弹的燃料成分主要是各种肼、液氢、煤油、氟等。像“液氧-煤油”这样的技术在现代比较流行。不要低估液体燃料。它们具有极大的毒性或腐蚀性。苏联在研究液体燃料的过程中付出了巨大的代价。一些国宝科学家坠入燃料池,在十秒钟内溶解。整个导弹基地70人被泄漏的燃料化为灰烬。
固体火箭的燃料成分要复杂得多。例如,一种配方是铝粉、氧化铁和增稠固体剂,像蜡烛一样加热和溶解,然后与高氯酸铵颗粒机械混合,固化并包装。据说最新的固体燃料可以通过3D打印机打印出来。研发国家通常会严格遵守相关的奥秘,以避免对手获得超越的灵感。
通过简单的理解,我们可以将固体燃料火箭发动机系统理解为大型二焰火,基本概念真的没有太大区别。
正是因为这种设计,固体火箭在关机启停方面一直存在问题。你能在点燃之前关掉跑天的二踢脚吗?它的优点是储存性好,拿出来就能打。与液体火箭不同的是,在死亡的时候,它必须充满汗水来填充燃料。此外,这些燃料对导弹士兵的健康危害很大。
另一方面,由于燃料系统的复杂性,火箭发动机的设计和研发也相对复杂。如果分类简单,只有液氧煤油火箭发动机才能分为“全液氧”、“加氢氧”两大类,而固体发动机品种较多,一般对应国内设计的燃料。
其他导弹远不如弹道导弹复杂。毕竟,他们不需要达到任何遥远的战术目的。例如,美国的“战斧”巡航导弹实际上只使用类似飞机的涡轮风扇发动机,燃烧与战斗机相同的航空煤油(战斧升空使用屁股上的助推火箭,打完后丢失)。
不难理解,巡航导弹本质上是一种自动自杀的小型飞机。纳粹设计V-1飞弹时就是这样。这是第一代巡航导弹。
空中导弹、防空导弹、战术对地导弹等。,主要采用美国AIM-120超视距导弹、典型的固体火箭技术等固体燃料加固发动机方案。其他的,比如“小牛”、“地狱之火”等都是一样的方式,很多这样的战术导弹为了兼顾储存性能和易用性,都采用了单极固体燃料火箭发动机。
一些高性能的反舰导弹、巡航导弹、防空导弹和空气导弹使用冲压发动机,这也是一种喷气发动机。关于这种发动机,我们可以参考SR-71“黑鸟”侦察机,它是冲压发动机的榜样。就像中国的鹰击12一样、雄风3型,印度的“布拉莫斯”,欧洲的“流星”,苏俄的SS-N-两者都使用冲压发动机。
至于烧柴油的火箭,这似乎还没有被发现,毕竟,小火箭已经完全固化了,而大火箭的燃料要复杂得多。与成熟、利用率好的航空煤油相比,完全没有必要添加柴油来增加混乱。大多数人用煤油、液氧、液氢、联氨、酒精、四氧化二氮、偏二甲肼、过氧化氢、对苯二酚等燃烧火箭。柴油的性能怎么说,就像苏东坡说的“黄州好猪肉,贵人不吃,穷人不煮”一样尴尬。