长征六号火箭有哪些技术突破?
长征六号火箭有哪些技术突破?

发表者:{alwn1234}alwn1234 10-9 [ 1]

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  我国于9月20日成功发射了长征六号火箭,将20颗卫星同时送入了距地球524公里的轨道中。这次发射的火箭,看起来没有把“神舟”送上太空的长征-2F“神剑”火箭那么雄伟,搭载的卫星也没有奔月的“嫦娥”那么引人注目,但它却标志着我国火箭技术和一箭多星技术的升级。
  液氧煤油发动机:不仅仅是环保
  火箭能够升空,其基本原理和我们儿时熟悉的花炮“蹿天猴“类似。当我们燃放“蹿天猴”时,花炮中的火药被点燃。在燃烧的过程中,火药和空气中的氧气反应生成气体,燃烧产生的热量使生成的气体被加热,向花炮外喷射。奔出的气体产生的反作用力推动蹿天猴飞上天空,产生大家喜闻乐见的效果。火箭发射时,它所用的”火药“是携带的专用燃料。随着火箭飞行高度的增加,氧气会越来越稀薄,火箭还要自带“空气”,也就是燃料燃烧所需的氧化剂。燃料和氧化剂在火箭发动机中被混合、点燃、加压后向外喷出,为火箭升空提供推力。
  使用固体燃料和氧化剂的火箭被称作固体火箭。固体燃料火箭虽然结构简单、成本低,但其点火后的飞行较难控制,一旦点火后就不能关机,因此其在军事领域的应用更多。在目前的民用航天中,使用最多的是使用液体燃料、氧化剂的液体火箭。我国在航天发射中使用的“长征”系列火箭,都是液体火箭。在长征六号之前,我国的大部分火箭发动机使用偏二甲肼作为燃料,四氧化二氮作为氧化剂。例如将神舟飞船送入太空的长征2F火箭,火箭本体的第一级就由4台使用偏二甲肼-四氧化二氮的发动机构成。捆绑在第一级外的四个助推器,每个上面也安装了一台相同的发动机。火箭起飞时,总共能够提供600吨的推力。
  使用偏二甲肼和四氧化二氮作为燃料和氧化剂,技术上虽然成熟,但这两者都是剧毒物质。如果向火箭加注燃料时不慎发生泄漏,会对操作人员造成致命威胁。其生产、储运过程也可能发生危险。新一代的液氧煤油发动机,使用煤油作为燃料,液氧作为氧化剂。两者都是清洁无毒的材料,保证了操作人员的安全。长征六号的首次发射,也是我国液氧煤油发动机的成功首飞。
  除了安全无毒,液氧煤油发动机更大的优势,在于单台发动机可以提供更大的推力。长征六号使用了一台YF-100型液氧煤油发动机,能够提供120吨的推力,已经比长征2F火箭发动机每台75吨的推力高出了60%。我国的下一代重载火箭长征五号也将使用这种发动机,使其起飞时的总推力达到1060吨,可以发射空间站等大型载荷。
  此外,液氧和煤油的价格也相对便宜,液氧由空气分离而来,价格不到2000元/吨,煤油为石化产品,价格约为1万元/吨。而偏二甲肼的价格约为8万元/吨,四氧化二氮的价格约为1.7万元/吨。使用液氧和煤油能降低发射成本。在发动机设计时,采用了补燃循环的的动力循环方式。给涡轮泵提供能量的那部分燃料,在涡轮泵中未燃烧完全的,还能进入燃烧室进行二次燃烧,直接成为火箭飞行的动力。这样,燃料燃烧的效率被进一步提高。
  一箭20星:历史之最
  早在1981年,我国在发射“风暴一号”火箭时,就已经掌握了一箭多星技术。这次用长征六号一次发射了20颗卫星,创下了我国一箭多星发射的历史记录,也是亚洲一次发射卫星最多的纪录。这次发射的卫星数量虽多,但个头都不大。一般卫星的重量都以吨为单位,如我国的东方红3号通信卫星,重量约2吨。美国的GPS导航卫星,每颗重量约为0.8吨。而这次发射的20颗微小卫星,最大的才重100公斤。这些小卫星集成度高、成本低,可以为高校、科研机构开展研究提供低成本的渠道。在火箭中,较大的卫星被设置成主星,主星连接的搭载星适配器上可以再放置多颗更小的卫星。这样,主星和适配器组成的单元被分层放置在整流罩中,随火箭一起发射向太空。在卫星和火箭分离时,火箭要不停的变换姿态,以使释放出的卫星之间不发生相撞。
  一箭多星技术,和军事上的弹道导弹分弹头再入技术有着一定联系。一枚弹道导弹如果同时装载多枚弹头,就可以在接近目标区域时将多个弹头分别释放出来,打击不同的目标。当一枚弹道导弹携带的弹头数量在5到15个时,敌方的反导系统同时拦截这些弹头的可能性几乎为0。可以期望,一箭20星的壮举,也将为提高我国的军事实力打下基础。

回答评级:★★★☆☆☆☆☆☆ 回答者:{wxian666}wxian666 10-11

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