四合院我一心科研重工强国第744章 氢氧发动机

聊完关于反导弹系统的事情。

李枭就又和几人聊起了火箭的时间想要同步卫星发射上去现在的长征一号火箭可做不到还需要改进。

在前世做到达成这一成就的是长征三号火箭长征一号可万万做不到各项参数都差上一大截。

就拿起飞推理来讲长征一号才1020千牛长征三号足足翻了一倍多达到了 2962千牛。

运载能力也一样长征三号达到了1.4吨而长征一号才有300千克差了数倍。

这还只是从参数方面对比毕竟一个火箭定位是近地轨道小型运载火箭另外一个则是高轨道运载火箭定位可是不同的也因此长征三号的各项参数都翻了数翻。

就拿箭体全长和起飞质量来讲。

长征一号的箭体全长是29.46米而长征三号则达到了52.52米起飞质量一个只有81.57吨另外一个则是241吨。

这可不单单是数值的变化更是制造难度的增大。

在这个年代想要顺利的把长征三号制造出来至少需要克服三大问题这首先就是低温推进剂技术以及发动机技术。

要知道长征三号上面并不是使用的常规发动机而是大胆采用了氢氧发动机因为氢氧发动机它的比冲效率极高真空比冲可达450秒以上也就是说可以用更少的燃料产生巨大的推力这样一来就能显着提升火箭的运载能力。

但想要研究出来的难度可是极高的。

首先就是要面对极低温度的问题毕竟液氢的沸点是-252.87℃液氧则是-183℃这种超低温对燃料的储存、运输以及发动机相关部件的材料选择和隔热技术要求都是十分苛刻的。

李枭虽然研究出了这种推进剂但也只不过是实验室级别想要大规模生产那就难了。

其次就是想要制造出氢氧发动机这就会涉及到高性能涡轮泵、低温阀门、以及可靠的点火系统等复杂技术。

这些都是很难解决的问题。

不说别的就说高性能涡轮泵它的难点在于它要在-253℃的液氢环境中以每分钟数万转的速度高速旋转并承受巨大的载荷在这种极端条件下其转子作为高转速的柔性转子工作转速通常设计在二阶和三阶临界转速之间轻微的振动失稳就可能导致灾难性后果。

如果想要解决这一问题就需要用到特种钛合金并运用粉末近净成形等尖端工艺这对材料控制和加工精度要求极高。

此外高速旋转部件之间的动密封技术也十分重要如果发生泄漏那么极低温液氢与高温部件接触就会引发严重事故这些都是需要解决的问题。

在解决这一个问题后还要解决低温阀门的问题所谓的低温阀门它的技术难点核心在于如何在超低温、以及高压环境下依然能够可靠动作并实现严密密封。

这就需要奥氏体不锈钢、特种铜合金等材料了只有这些材料才能在低温下保持良好韧性这些也都是需要研究的。

最后就是点火系统这也是必须要解决的如果解决不了这个问题就算是前面的难题都解决了也没有用。

而它的核心难点在于发射前发动机预冷时会排出部分低温氢气如果让这些在发射区积聚与空气混合那么一旦遇到遇点火时候的火焰或者是静电就会出现非常严重的问题。

这个时候就需要消氢点火装置了它会在发动机主点火前几秒启动利用特殊药剂燃烧产生的高温金属粒子流将可能积聚的氢气提前安全消除。

这就必须要“准时、准确”不要说一秒钟了就算是差0.01秒钟都不行。

可以说整个点火过程的控制时序要求极为精确必须达到毫秒甚至微秒级这在后世或许不算什么毕竟可以电子控制进行各种设置但想要在这个年代实现可十分困难。

所以只有解决了高性能涡轮泵、低温阀门和可靠点火系统这几个难题发动机才能够制造出来。

而这还不算完。

低温推进剂技术也是一个问题要知道实验室能够作出推进剂来但不意味着能够量产这中间需要氢液化器而国内研究出来的氢液化器每小时产率仅有10-14升。

其次就是如何研究出适合长期保温的大容量储罐来防止推进剂快速蒸发毕竟液氢极度易燃易爆其蒸汽与空气混合后遇火星即可爆炸这可是很危险的。

也只有解决了这些问题才能够成功把发动机研究出来。

其次就是飞行控制系统的研究了顾名思义飞行控制系统就是控制火箭姿态要知道在大型火箭发射的时候发动机摇摆会产生复杂动力学问题想要解决这一难点也不容易。

毕竟火箭发射后是不可逆需应对极端环境就比如振动、噪声、温度剧变等等任何微小故障都可能导致任务失败。

所以就需要控制系统架构和软件高度可靠具备故障诊断、隔离与恢复能力甚至还要实现自主轨迹规划。

这些只是第一步。

还有就是要解决制导与控制问题克服弹性振动、复杂动力学、风扰等因素确保火箭姿态稳定并精确入轨这就需要姿态控制算法了。

就比如例如采用横法向导引控制、迭代制导等技术。

最后就是多系统复杂协同把推进、控制、结构等分系统作为一个整体进行精确控制而想要解决这些就需要先解决弹性体、耦合振动等问题。

而这些问题比起第一个难题倒是要好解决一些毕竟像是弹性体、耦合振动这些问题在后世虽然无法找到关于长征三号完整的资料。

但这些问题单独去搜索如何解决也是能够找到的。

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