今年八月一日,，中國新型500噸級液體燃料火箭發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)試驗取得成功,，緊接著，3米直徑兩段試驗固體助推器試驗成功,。這兩個消息標(biāo)志著我國未來載人登月和深空探測的主要運載火箭,，與美國“土星5號”，新一代SLS火箭相提并論的“長征9號”預(yù)研工作初露曙光,。

八一前后,，我國航天部門傳出兩個喜訊。一個是500噸推力液氧,、煤油燃料火箭發(fā)動機首次渦輪泵聯(lián)試圓滿成功,。另一個則是兩段式3米直徑固體推進器試驗成功。

這兩項成果,，都與我國正在進行預(yù)研技術(shù)攻關(guān)的長征9號火箭有關(guān),。

這里我們就來介紹一下這兩項技術(shù)究竟難點何在,，它們又將如何運用在長征9號上。

這里我們要首先介紹一下500噸推力重型火箭發(fā)動機的“燃?xì)獍l(fā)生器與渦輪泵聯(lián)試”是怎么回事,。

相信很多讀者已經(jīng)知道,，火箭發(fā)動機的性能水平的一個重要數(shù)據(jù)叫做“比沖”，也就是單位重量燃料產(chǎn)生的沖量大小,。這個數(shù)值的單位通常習(xí)慣用秒,，比沖越高代表效率越好。

'土星5號'的F-1發(fā)動機,，注意噴口側(cè)面一圈管子實際上就是燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生廢氣的引導(dǎo)管,，它將這股廢氣引入主噴管內(nèi)向后噴射，產(chǎn)生一定推力

我國長征2號火箭的液體助推器,，注意主噴管旁邊的小噴管

美國當(dāng)年傳奇的“土星5號”火箭的發(fā)動機F-1型的海平面比沖為263秒,，而蘇聯(lián)80年代為重型火箭設(shè)計的RD-170型4燃燒室發(fā)動機的海平面比沖則為309秒。這兩種發(fā)動機的海平面推力都是800噸左右,，因此可以說,，RD-170作為第一級助推火箭用的發(fā)動機，比F-1領(lǐng)先一代是毫無疑問的,。

這兩者之間的主要差距就在于推進劑供應(yīng)原理,。

火箭發(fā)動機對于進入其燃燒室的燃料和氧化劑溫度和壓力有一定要求，對于大型火箭發(fā)動機來說,，用電動泵之類的方式不現(xiàn)實,。因此從二戰(zhàn)末期的V-2火箭開始，科學(xué)家們利用火箭燃料和氧化劑作為工質(zhì),，推動一個渦輪,，然后由渦輪帶動燃料和氧化劑泵來達到設(shè)計要求。這個過程被稱為動力循環(huán)過程,。

我們前面提到的“土星5號”的主發(fā)動機,，F(xiàn)-1火箭發(fā)動機使用的是與當(dāng)年納粹V-2火箭別無二致的燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)。在這個系統(tǒng)中,，火箭燃料進入燃?xì)獍l(fā)生器進行不充分燃燒,，產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動渦輪泵，來帶動燃料和氧氣泵,，向火箭發(fā)動機供應(yīng)達到溫度,、壓力數(shù)值要求的燃料和氧化劑。不完全燃燒的燃料產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過渦輪泵后就直接向后噴射,，產(chǎn)生一個小的推力,，但實際上這就浪費了一定的燃料，因此稱為“開式循環(huán)”，浪費了一定的燃料和氧化劑,。我國“長征2號”/東風(fēng)-5系列火箭/導(dǎo)彈的發(fā)動機也是使用這一原理，因此會有不少的劇毒偏二甲肼燃料在不完全燃燒的情況下噴射到大氣中,，產(chǎn)生一定的污染,。因此這種原理的四氧化二氮\偏二甲肼火箭常被叫做“毒彈”。

最理想的火箭發(fā)動機燃料供應(yīng)方式是“膨脹循環(huán)”,，即液體燃料在發(fā)動機噴嘴周圍的熱交換機通過時吸收燃燒的熱量膨脹,，推動渦輪泵，提供向燃燒室內(nèi)泵壓燃料和氧化劑的動力,。整個過程中燃料完全不會浪費,，全部在燃燒室內(nèi)燃燒做功，推動火箭飛行,。然而這種循環(huán)方式的技術(shù)難度很高,，而且一般使用在氫氧燃料火箭上——70年代我國研制“東風(fēng)6”環(huán)球?qū)椀臅r候曾計劃在第二級上使用這種原理的發(fā)動機，但顯然這不現(xiàn)實,。

美國曾計劃在X-33“冒險星”第二代航天飛機上使用膨脹循環(huán)式發(fā)動機,，但當(dāng)然未能成功，這一技術(shù)至今各國都沒有取得重大突破

 而所謂的“補燃循環(huán)”實際上就是將燃?xì)獍l(fā)生器中進行不完全燃燒后產(chǎn)生的廢氣在推動渦輪做功后,，再引入燃燒室,，在這里進進行第二次燃燒，做功推動火箭飛行,。所有燃料和氧化劑最后都進入燃燒室,，因此和“膨脹循環(huán)”一樣屬于“閉式循環(huán)”，幾乎不浪費燃料,。

目前,，美國的航天飛機發(fā)動機、俄羅斯RD-120\170\180都屬于補燃循環(huán),。我國長征-7火箭的主發(fā)動機YF-100也是使用補燃循環(huán)技術(shù)的新一代火箭發(fā)動機,，其研制過程中參考了從俄羅斯引進的RD-120發(fā)動機。

而這次我國試驗的500噸推力發(fā)動機據(jù)認(rèn)為就是正在預(yù)研階段的YF-460發(fā)動機（真空推力460噸,，水平面推力約500噸）,，該發(fā)動機為兩個噴管，類似俄RD-180發(fā)動機,，但推力比RD-180更大一些,，因為畢竟YF-460研制年代要比RD-180晚很多，在發(fā)動機控制技術(shù)上,，當(dāng)然我們現(xiàn)在會比90年代水平領(lǐng)先,。

YF-460此次聯(lián)試成功后，我國即使購買RD-180恐怕也買不了幾臺了，目的么你懂的

通過上面的描述就可以看出,，補燃循環(huán)發(fā)動機中最關(guān)鍵的部分就是燃?xì)獍l(fā)生器和渦輪泵的這個聯(lián)動過程,，也就是8月1日試驗的內(nèi)容。

另一方面,，我國的分段式固體助推器的首次試驗成功也是令人振奮的,。它所驗證的，是大直徑分段式固體助推器的分段組合技術(shù),。

據(jù)傳,，目前我國計劃研制的長征9號火箭計劃起飛推力為3000噸，能將3-5人送到月球,。

該火箭的芯一級目前可能計劃用兩臺YF-460,，再加上兩個1000噸級的固體助推器。

分段式固體火箭助推器大概就是這樣子

這個固體助推器的推力水平大致相當(dāng)于美國的航天飛機固體助推器SRB型,。要達到如此驚人的推力,，固體助推器已經(jīng)無法整體澆筑和運輸了，必須被分為數(shù)段,，分別運送到發(fā)射臺附近,，然后再發(fā)射臺上進行組合。

然而固體火箭發(fā)動機本質(zhì)上說是一個巨大的緩慢燃燒的“炸藥管”,，整體澆筑出來的大直徑固體藥柱的穩(wěn)定燃燒對于大部分國家來說（比如印度）都還是一個難以解決的問題,，更何況還要把它分為好幾段？

當(dāng)年美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機爆炸,，就是因為其中一個SRB火箭用來隔離分段的橡膠密封圈在低溫下失效,。

SRB火箭分段組合現(xiàn)場，可見,，現(xiàn)場對于環(huán)境控制要求非常高,，畢竟有“挑戰(zhàn)者”號教訓(xùn)在前，分段式火箭密封圈一旦出問題的結(jié)局大家都已經(jīng)不必想象

所以不久前美國為SLS新一代火箭研制的新型SRB助推器進行測試的時候,，首先被放在一個零下10多度的冷庫里進行充分冷卻,，再放在40度陽光下暴曬，最后進行測試,。就是為了確保橡膠密封圈在惡劣環(huán)境下的可靠性,。

同時我們也可以看出，固體火箭助推器分段組合技術(shù)是有多么困難,。

因此,，我們的3米直徑兩段式助推器試驗成功，可喜可賀,，我國距離掌握這項技術(shù)又近了一步,。

網(wǎng)上常有一些無知,，或者別有用心的人，說什么中國火箭技術(shù)水平不如印度,、日本之類的話,。隨著YF-100的實用化、YF-460試驗成功和分段式固體助推器試驗成功,，相信稍微有點分辨力的讀者都應(yīng)該明白,，他們到底荒謬在何處了。