固体发动机火箭曾发射“一箭4星” 虽然长征系列火箭的动力以液体动力为主,但固体发动机在长征火箭发射任务中也同样扮演着特殊的重要角色:
■2009年3月,直径2米、120吨大推力整体式固体火箭发动机关键技术考核地面热试车在国内率先取得圆满成功,直接推动了我国长征系列运载火箭中唯一一型全固体火箭长征十一号的立项。
■2015年9月,四院提供四级主发动机的我国首枚全固体运载火箭CZ-11号首飞成功,标志中国快速发射能力得到大幅提升,固体动力应用领域实现了历史性拓展。
■2019年1月21日,我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号固体运载火箭,以“一箭多星”方式成功将4颗卫星准确送入预定轨道。
固体火箭和液体火箭有什么区别?
航天火箭分液体火箭和固体火箭,在我国现役的运载火箭中,除长十一、快舟一号甲外,其他均为液体运载火箭。那么,液体火箭和固体火箭有什么区别呢?
液体火箭采用液体推进剂,分别贮存在火箭的氧化剂箱和燃料箱内,工作时由输送系统将它们送入发动机的燃烧室;固体火箭采用固体推进剂,就贮存在发动机燃烧室内,无需贮箱和输送系统。正因为推进剂形态的不同,也造成了它们自身不同的特点。
1.准备时间谁更短
要想知道液体火箭和固体火箭谁更“快”,有一个重要的指标就是“发射周期”,也就是发射前的准备时间。火箭人经常把火箭比作出嫁的女儿。如果按照这种比喻,液体运载火箭“出嫁”前“梳妆打扮”的时间要稍长一些。以长三甲系列火箭为例,发射前要进行转场,多轮的测试、总检查,要加注推进剂,各个环节走完,就得20天左右的时间。而固体运载火箭,由于它的推进剂很早就固定在发动机里,到了发射场以后,只需要进行简单的测试,就可以“风光出嫁”了。
2.储存周期谁更久
火箭的存储周期也是一个重要的指标。对于液体运载火箭而言,由于使用液态推进剂,存在着易挥发、腐蚀等风险,需要在临发射之前加注。加注完成后,必须在一定的时间内发射出去。目前,我国运载火箭使用的常温推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼,它们加注后存储周期大概在7天;还有低温推进剂为液氢、液氧,它们加注后的存储周期是1天左右。但是固体运载火箭则不同,它在生产的时候,推进剂就已经在发动机里了。这种方式就好像是在火箭里浇筑水泥一样,等到火箭燃料固化后,就是一个固体的药柱,不像液体燃料会挥发,也没有腐蚀性,因此保存时间可长达数年之久。
3.运载能力谁更强
看起来,固体火箭在发射速度上、保存时间上都有优势,但说起运载能力,液体火箭则要更强一些。虽然液体火箭发射准备周期长,但是它的性能更高。由于液体推进剂的比冲性能更高,在相同的起飞规模下,液体火箭的运载能力更大,就是说,可以用更少的燃料走更远的路。我国的液体火箭中,素有“大力士”之称的长三乙运载火箭,运载能力可以实现高轨5.5吨;被称为“神箭”的长征二号F运载火箭,可以实现低轨8.6吨;我国新一代运载火箭长征五号,其运载能力可以达到高轨14吨、低轨25吨。因为“力气大”,所以液体运载火箭承载的“客人”大多都是“重量级”的,一般都在一吨以上,比如通信卫星、载人飞船、空间站等等。而固体运载火箭运载能力就要小一些。不过近些年来,随着科技的进步,我国乃至世界上500公斤以下的小卫星发射需求不断增加,很多小卫星都在寻找搭载的机会。长十一、快舟一号甲、快舟十一这样的固体火箭,就像是专门为小卫星定制的一样,非常适合这样的任务。
4.关机控制谁更灵活
除了运载能力更强,液体火箭有一个特殊的优势就在于其可以采取控制关机的模式。而固体火箭则不一样,它就像是我们过年时放的“窜天猴”,点火之后,只要燃料不耗尽,“根本停不下来”。正因为液体火箭和固体火箭各自有各自的特点,它们二者都有对方无法取代的优势。目前,国际上的主要航天强国都是“固液并存”,部分火箭也采用了“固液混合”的方式。只有兼顾,才能满足更多的任务要求。
(综合)