现在看中国长征火箭发射的直播,大家都会看到长征火箭助推器的发动机是向外喷射的,这种设计和国外其他火箭助推器垂直向下喷射的设计真的不一样。长征七号用的YF-100发动机和长征二号、三号、四号系列火箭直径一样,都是3.35米,但长征七号只插了两个发动机。

长征5号,为什么叫胖5?

因为长征5号运载火箭比之前所有中国的运载火箭都粗,不复之前苗条的形象,显得又粗又大又可耐,所以被人们昵称为胖5。决定火箭粗细的是芯级直径,火箭的主体箭身被称为芯级,它的直径粗细即代表了火箭的主体粗细大小。二战以后几十年的技术发展,火箭的运力不断增大,芯级直径也不断扩大。像俄罗斯的质子火箭芯级直径达到了4.15米,而美国SLS火箭芯级直径甚至有8.4米,连助推器直径都有3.7米,登月的土星火箭达到了9.5米,spancX 的猎鹰9号也有3.66米。

我国由于受航空战略思维影响,火箭极为强调铁路运输,特别是过隧道时限制较大,因此长期芯级直径都限制在3.35米的极限上。随着火箭技术的发展需求,一味的为了让火箭穿桥过隧而限制其性能设计是极不可取的,连印度的火箭都做得比我们粗,胖5的出现可以说是必然。胖5的发射任务以天宫空间站探月工程深空探测等为主,对推进性能的要求非常高,发射中心也放在了海南文昌,这使得它毫无必要故意给自己瘦身,直接上马5米的模块芯级,这是我国航天技术质的进步。

长征七号为什么是绿色火箭?

在长征7号之前,我们使用的都是YF-20改进而来的发动机。这款发动机以偏二甲肼为推进剂,四氧化二氮为氧化剂,两者一接触便会燃烧,而且都是剧毒化学物质。之所以使用这种燃料,是因为技术上相对简单,性价高比高。但是YF-20推力太低怎么办?四台YF-20并联起来,就又是一款新发动机YF-21一款发动机,长征2号系列用,长征3号系列用,长征4号系列还用。

渐渐的,这款发动机已经不能满足要求了,怎么办呢?我们就从苏联方面引进了一款发动机RD-120这款发动机使用液氧煤油为燃烧,使用了最先进的工作原理,当然我们不能一直买RD-120,因此我们就吃它技术,N年后国产大推力液体火箭发动机YF-100出现了。YF-100以液氧为氧化剂,煤油为推进剂,无毒无污染。

而且工作原理是最先进的分级燃烧循环,这也是最难的。相比YF-20那80吨左右的推力,YF-100确实是大推力发动机没错。但是,这款发动机体积也不小。比如3.35米直径的火箭,能塞下4台YF-20,但是只能塞下2台YF-100,按理说推力上不是更小了吗?但是比冲提高了,比冲是发动机最重要的参数。长征7号所使用的正是YF-100发动机,与长征2,3,4系列火箭的直径一样,都是3.35米,但是长征7号就只塞下了两台发动机。

仅仅丙台发动机的240吨推力没有什么用,怎么办呢,加装助推器,助推器还是使用YF-100发动机。因此6台YF-100加起来,是720吨左右的推力。这里有一点挺有趣,就是SpaceX的猎鹰9号同样是3.35米直径,不过SpaceX给它塞下了9台发动机,得名猎鹰9号。这款发动机名为梅林,单台推力达到了90吨左右。

同样是3.35米,但是我能塞下9台发动机产生810吨左右的推力,而你加上四个助推器都还是没有我的高。因此呢,长征7号的干质比很低,而猎鹰9号的干质比逆天。通俗讲就是就是一个多重的人能搬起多重的货物到一个点的比值,当然是越轻的人能搬越重的货物好了。这直接导致了,猎鹰9号即使是回收状态下所能运载的货物,都能与长征7号运载的一样。

中国助推火箭发动机为什么是倾斜的?

现在看中国长征火箭发射的直播,大家都会看到长征火箭助推器的发动机是向外喷射的,这种设计和国外其他火箭助推器垂直向下喷射的设计真的不一样。其实长征火箭这样设计是有原因的。首先,无论是最新的长征五号/七号运载火箭,还是之前的长征二号/三号运载火箭,在发射过程中助推器的喷管都是向外设计的,有很多优点。第一,在发射过程中,助推器的喷管向外喷射,可以保证助推器的喷流质心与核心发动机的喷流质心相交,这样在发射过程中,无论火箭是垂直爬升还是按照程序转弯,所有助推器的推力质心。


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