航天集团公司研制泵后摆液体发动机最大的问题还是工程技术问题,主🈠要是不能解决承受高压高温的的软🌑⚂管和高功率的涡轮泵技术。
对于火箭来说,一个强大的发动机,是🂽其📩🝡摆脱地心引力冲上太空的核心保障,液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系📅统、发动机控制系统组成。
推力室由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管🜤🄃组件等组成,推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化,蒸发,混合和燃烧等过程生成燃烧产物,以2500到5000每秒的速度从喷管中冲出而产生推力。
其中燃烧室内压力可达20兆帕,即使是普通的火箭发动机燃烧室的压力也能达到8兆帕左右,赫赫有名的前苏联RD-180发动机,燃烧室压力更是高🍖🈁🞩达25兆帕!
燃烧室压力越高,通常性能也越好,苏联将自己的合金技术利用到了极致,将火箭燃烧室的压力能提升到如此恐怖的程度,这也是到现在为止连美🄢利坚都为什么一直向俄罗斯采购大推力火箭发动机的原因。
燃烧室如此巨大的压力就会带来一个极为困难的问题——😃⚕那🜣就是推进剂怎么进去?
为了在真空中飞行,火箭是自带燃料和氧化剂的,它们都存储在贮箱中,可以说一枚火箭身🔦上90%的重量都是推进剂,如果要让推进剂进入高压的燃烧室,最直接的办法就是让推进剂所受的压力大于燃烧室内的压力。
火箭贮箱是出名的薄皮大馅,能🂆🌞承受的压力是有限的,如果选择提高贮箱结构强度,那新增加的重量又是一个无法接受🞲😇⚽的数字,所以大推力🅎🅝发动机则用泵压式供应系统,这个系统最核心的就是大功率涡轮泵了。
涡轮泵由两部分组成,分为涡轮部份与泵部份🝜🌂,一般采用直联,由涡轮驱动泵对氧化🛰☗⛌剂和燃料进行增压🏈😋⛞。
它的工作原理与汽车的涡轮增压器相似,利用🝜🌂燃气驱动涡轮🜣旋转带动泵工作,将火箭贮箱中的低压推进剂进行增压,并实时输送给燃气发生器和推🄢力室进行燃烧。
发动机被称为火箭的心脏,而涡轮泵又是火箭发动机的心脏,是核心部件中的核心,🛰☗⛌而且工作方式极为暴烈——
液体火箭发动机工作几分钟,🝮几百🝁吨的燃料就要消耗掉,涡轮泵的🕰🍑功率非常大,假如它是个水泵,它这个输出压力,可以把海面上的水打到5000米高空!
涡轮泵是液体火箭发⛑🙩🍂动机中高速旋转组件,也是发动机重要组合件中唯一一个高速旋转类机械,在火箭发动机发生的故障中,约有一半左右🅎🅝发生在🄢涡轮泵中。
HX国也是能设计出高性能的涡轮泵出来的,但是在材料技术上不过关,在涡轮泵的轴承、密封件、涡🏈😋⛞轮叶型、高性🛟能🞲😇⚽的诱导轮每一个部都是现阶段材料和加工工艺的最高要求,一个部件不达标涡轮泵性能就大打折扣。
也只有苏联倾尽全部的力量才在合金技术📩🝡上做到了极致,研制🉇成功了最高效率的涡轮泵,🐠这个也是苏联的看家本领。
HX国90年代的时候从苏联购联航天🂽机构引进过RD-120发动机,这是苏联七十年代动力机械制造科研发的一种火箭为发动机,真空推力达到84.7吨,在当时也是属于世界性的比较高💴🖃端的成果,这种火箭👳🌾发动机也是用在了海上发射公司的火箭上面,用在了“天顶号”的第二级。
随后西安机厂做了将近一年的准备工作,开始仿制苏联的这款液氧煤油发🞱🗾♫动机,不仅从当时的苏联引进机器,还引进更多的技术方面的🔡🂍🍟问题,了解了苏联生产厂家的工艺设备、技术问题等。
国内在这款发动机的基础上也是设计🜤🄃了一款YF-100的发动🝀🟋机,设计指标达到了120吨的,一直到2000年的时候这方面的技术才算完全掌握了这款RD-120的技术。
不过苏联方面在八十年代🄳中期世界上最大推力的RD-170发动机就研制成功了,这款发动机设计的目的是为了为了给发射暴风雪航天飞机配套,为了达到变态的1500吨的推力,苏联设计了一个四喷🂼🔆♿口四燃烧室的火箭发动机,也是被人称作是“魔鬼设计的火箭发动机”。