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固液混合燃料火箭

admin  发表于 2017年09月23日

工程师们开始重新考虑混合推进剂

去年12月,洛克西德马丁太空系统公司悄悄地从美国航空航天局位于弗吉尼亚州的发射台发射了一枚亚轨道探空火箭。

新奥尔良市洛克西德马丁公司米修装配厂的副总裁Randy Tassin指出,混合推进剂发动机具有显著的优点,“它不会爆炸、能被调节、成本低,而且对环境无害”。此外,这种发动机体积虽小,却能提供像液体燃料发动机一样的推力。典型的固液混合推进剂发动机使用的橡胶状燃料,是一种称为端羟基聚丁二烯的人造聚合物。把它投入管状燃烧室,遇到从另一个槽中充入的气态或液体氧时,就会被点燃,并且剧烈燃烧起来。

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Tassin解释说:“混合推进剂火箭的技术难点在于控制推进剂的燃烧方式。”由于半固体燃料和氧化剂之间的反应相当复杂,人们还没有完全掌握混合推进剂燃料的特性。他还说:“为了得到高燃烧率,就需要增加推进剂的表面积,这使燃料的几何构造变得更复杂。”有些混合推进剂燃料的结构看起来就像马车车轮的侧面,多个氧化剂喷口置于燃料排成的“辐条”之间。燃烧时,燃料块变得越来越薄,有时甚至剥落开来,这就使得发动机的运转不顺,有时甚至变得不稳定。

来自美国空军,航天技术公司和大学的研究者们,多年来一直致力于这项未解决的技术问题。从1999年到2002年NASA和某工业集团共投入了2000万元,开发出了一套能产生25万磅推力自混合推进剂火箭发动机,并进行了地面硅试验。洛克西德马丁公司探空火箭发动机能产生6万磅的推力,工程师们使其燃料分阶段燃烧,因而比以前的设计更稳定。

随着混合推进剂发动机技术缓慢但是稳定的进展,如今它获得了高度的关注,人们开始考虑将其应用于各种情况包括“星球大战”中的反导弹系统的靶子,以及大型发动机的前端等等。NASA正在考虑将混合推进剂发动机用于下代轨道航天飞机成员逃生舱的推进。这些惰性燃料能安全保存,当发生紧急况时,只要充入机上携带的液体氧,就能随时推动逃生舱迅速飞离至安全处。

同时,洛克西德马丁公司的人员致力于研究供亚轨道探空火箭使用的混合推进剂发动机。NASA每年要发射20到30枚探空火箭;美国军方也有类似的需求。Tassin指出:“我们确信,在未来的很多应用中,混合推进剂火箭终将取代固体箭,甚至也会取代某些液体火箭。”


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