俄《卫星网》26日报道,俄罗斯科研机构开始测试以液氧/煤油为燃料的新原理火箭发动机,该型发动机采用脉冲爆震原理,如果成功,这种原理的火箭发动机燃料利用效率将比现有火箭发动机翻倍。不过这种发动机研制难度极高,虽然早在现代液体火箭发动机研制之初就有人提出这一原理,但从未真正实现。如果俄罗斯的测试取得成功,将可能是一个划时代的事件。
运载火箭发射场景
俄《卫星网》中文网站报道如下:
卫星新闻莫斯科8月26日电 俄罗斯前景研究基金会消息称,俄罗斯最先成功完成了新一代采用生态环保液体燃料的脉冲爆震发动机测试。
消息指出:“2014年俄前景研究基金会在俄罗斯航空领域领先企业——‘动力机械科研生产联合体’基础所建立的‘液体脉冲爆震发动机’专业实验室成功进行了世界首批液体燃料脉冲爆震发动机测试,燃料由氧气-煤油组成。” 研究工作由上述机构的研究人员同俄罗斯科学院西伯利亚分院新西伯利亚拉夫连季耶夫流体动力学研究所以及莫斯科航空学院的学者们共同完成。
脉冲爆震式喷气发动机原理,这种发动机的爆震室内会不停进行爆炸,产生推力,原理上来说,爆震式火箭发动机只是把图中前方的空气进气换成液氧泵来泵入氧气
基金会消息称,俄罗斯毫无疑问是世界上火箭发动机研制和生产的领导者,但现在传统液体火箭发动机在比率参数方面已经几乎走到了理论的极限。采用爆震点火模 式的想法从热力学角度而言是最划算的燃料消耗方式,该想法在上世纪中叶就已由苏联学者提出,而现在才成功地在实践中实现这一模式。
观察者网军事评论员表示,脉冲爆震发动机是一种设想非常巧妙的发动机,它提高燃料利用率的基本原理是定容燃烧的效率高于定压燃烧,类似将内燃机气缸里的爆震变成在火箭或者喷气发动机的燃烧室内完成。纳粹德国可能是脉冲爆震发动机的最早实践者,其研制的世界最早的巡航导弹V-1就采用了一种脉冲式发动机。但这种发动机的性能很不理想,尤其是这种发动机原理决定了它会产生强烈的高频震动,这带来了一系列难题。
爆震循环发动机原理图
二战后,脉冲式喷气发动机和爆震原理火箭发动机长期没有得到大的发展。
吸气式发动机原理从轴流式、涡轮喷气、涡轮风扇、冲压、超燃冲压……发展,而火箭发动机则采用了同样是在纳粹德国时代最早开发的V-2火箭的燃气发生器循环原理继续发展,后来又出现膨胀式原理和补燃循环原理。
但爆震发动机效率高,对泵系要求低的特点依然有很大的吸引力。
自美苏70年代开始研制补燃循环发动机,到80年代研制成功以后,世界范围内火箭发动机一直没有原理性的重大突破,曾被认为很有希望的膨胀式循环原理因为技术难度高,也始终未投入实用。
我国从90年代后,在补燃循环火箭发动机方面有了长足的进步,而今长征5、长征7等新一代火箭都已经使用了类似苏联RD-180的补燃循环原理。新一代500吨推力新型发动机也取得技术突破,该型发动机的技术性能将超过俄RD-180发动机。
同时我国长征5号火箭所采用的YF-77氢氧发动机却依然采用相对落后的燃气发生器循环,未能采用类似美国航天飞机主发动机的补燃循环技术。
俄罗斯在脉冲爆震发动机技术方面的探索虽然现在尚不清楚具体情况,但表明俄正试图保持其在液体燃料火箭发动机技术方面的领先地位,如果他们的爆震循环发动机研制取得重大成功,可能成为航天史上划时代的一个事件。
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