走国际路线——中国长征六号改运载火箭性能简析与展望

军武跨经纬 2024-04-01 21:22:50

3月27日6时51分,长征六号改运载火箭在太原卫星发射中心点火起飞,随后将云海三号02星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

云海三号02星和长六改火箭均由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制。卫星主要用于大气海洋环境探测、空间环境探测、防灾减灾和科学试验等任务。

▲ 火箭升空(来源:太原卫星发射中心、央视新闻)

固体燃料的特点

长征六号改火箭,是我国第一款固液燃料火箭,以前的长征2/3/4/5/8等型号火箭都是清一色使用液体燃料。

液体燃料具有高比冲时长,流量可调节等优点,而固体燃料具有点火后“急性子”剧烈燃烧的特点,有点像一锤子买卖的性质。

固体燃料一般用于军事用途,由于固体燃料药芯具有长时间保存的优势,不像液体燃料要在发射前才注入那样繁琐,因此可以快速响应。

现代各种导弹(中短程和洲际导弹)的发动机一般使用高性能固体燃料,便于快速存储、运输、装配。

在运载火箭燃料配置上,美印日欧等国家和地区似乎对固体助推器特别情有独钟。

美国的宇宙神火箭,日本的H2/3火箭,印度的GSLV/PSLV火箭,欧洲的阿丽亚娜5/6火箭等等,无一例外都是采用固体助推器和液体燃料芯级。

可能是固体燃料发动机结构设计要比液体燃料发动机容易些,美印日欧在固体燃料发动机设计生产方面也很出色。

美日印欧的固体燃料火箭发射一览图

长征六号改的特点

长征六号改运载火箭芯一、二级直径为3.35米,一级采用两台120吨推力的液氧/煤油发动机,二级采用一台推力18吨的液氧/煤油发动机,芯级捆绑4台2米直径的助推器,每台推力达到120吨。

助推器采用两段式120吨推力固体发动机。火箭全箭总长约50米,全箭起飞重量约530吨,700公里太阳同步轨道运载能力不小于4吨。

固体燃料发动机点火后燃料极速燃烧,产生浓厚的烟雾(药芯含有铝的成分),起飞时的推力为120x4+120x2=720吨,可见固体燃料发动机提供了66%以上的起飞推力。

应该说,固液燃料火箭结构简单,可靠性可以做的更高,是值得推广的一种火箭类型。

固体燃料发动机示意图

长六改也许是下一代巨型火箭的试验

长六改是中国航天八院的荣誉产品,紧盯国际火箭设计潮流,使得我国火箭型谱更趋丰富。

像以后我国巨型火箭说不准也可使用固体助推级,因为同样大推力的火箭,美国的太空发射系统(SLS)就是用的固体助推,这是经过多次试射成功的。

人各有志,有的人倾向于固液燃料,但美国太空探索技术公司的巨型火箭——星舰,就是使用纯液体燃料(液氧甲烷),照样也日趋成熟。

所以,我们在巨型火箭的发展方向上可以通过几种方式试验,找出最适合的,不失为优中取优的方法。

美国太空探索技术公司的星舰第三次发射

星舰回收

星舰使用纯液体的液氧甲烷发动机

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