SpaceX最新液体火箭发动机测试失败,为什么都在研究液体火箭?
最近 , 马斯克的SpaceX在其位于德克萨斯州的麦格雷戈工厂测试了一次猛禽2号发动机 。 根据SpaceX公布的实时测试视频 , 发动机在点火4秒后就关闭了 , 现场喷出大量的火焰和烟云 , 结果很不理想 , 明显失败了!
据悉 , 这是一次罕见的失败 , 而上一次发生这种情况 , 还是1月份 , 当时也是在麦格雷戈工厂进行的测试 , 在那一次失败的测试过程中 , 发动机内部的部分部件都被融化了 。
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目前SpaceX的猎鹰火箭使用的是梅林发动机 , 不过它使用的是液氧煤油推进剂 , 不能满足未来载人登陆火星的使命 。 因此 , SpaceX很早便开发了猛禽系列发动机 , 2016年SpaceX还正式发布了猛禽发动机的参数 , 预计海平面推力300吨 。
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(图注:星舰SN9卸下来的猛禽发动机SN44)
SpaceX计划将猛禽发动机用在其新一代的Starship火箭上 , 这款新型火箭将用于执行行星际任务 , 在火星上建立人类据点 。
【SpaceX最新液体火箭发动机测试失败,为什么都在研究液体火箭?】猛禽2号是新一代的猛禽发动机 。 从外观上来看 , 猛禽2号比猛禽1号更为简洁 。 猛禽1号的海平面推力为185吨 , 而猛禽2号计划达到至少230吨的推力 , 最高达到250吨的推力 。 不过 , 离当初设定的目标还有点差距 。
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在火箭推进技术还没有获得重大突破的当下 , SpaceX研发的Starship火箭仍然是化学燃料火箭 , 并且是液体燃料火箭 。
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猛禽2号发动机使用液态甲烷作为燃料 , 液态氧作为氧化剂 , 这两种物质混合后 , 会在燃烧室中燃烧并产生很高的压力 , 然后从火箭尾部迅速喷出 , 从而产生很高的推力 。
按照这个原理 , 猛禽2号发动机为了实现230吨推力这个目标 , 燃烧室所要承受的压力将比上一代更高 。
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不过 , SpaceX并不是唯一一个研究液氧甲烷火箭发动机的 , 亚马逊创始人贝索斯的蓝色起源也在研究这一类型的火箭发动机 , 代表型号为BE-4 , 推力和猛禽2号相差不大 。
固体燃料火箭和液体燃料火箭 , 谁优谁劣?
这里简单介绍一下 , 液体火箭和固体火箭的主要区别在于推进剂形态的不同 。
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中 , 工作时再将它们输送入发动机的燃烧室;而固体火箭采用固体推进剂 , 无需贮存和输送 , 推进剂就贮存在发动机燃烧室内 。
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至于优劣 , 各有千秋 。
液体推进剂由于活性比较强 , 不容易存储 , 在使用前才进行加注 , 这会拉长火箭的发射周期;而固体推进剂已经预先混合加注好了 , 发射前的准备周期短 , 使之具备了快速反应能力 。
不过 , 液体推进剂燃烧时效率更高 , 火箭推力也就更大 。 对比之下 , 在相同的载荷下 , 液体火箭具有更强的运载能力 。 并且液体推进剂不想用时可以像天然气一样迅速关闭阀门 , 而固体火箭就像窜天猴一样 , 一旦点火就没办法控制 。
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基于它们的优劣 , 目前航天领域用的都是液态火箭 , 因为液体火箭运载能力强、可控性高 , 所以SpaceX继续研究液体燃料火箭也在预料之中 。
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