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我国液体火箭发动机发展之路——专访液体火箭发动机专家朱森元院士(下)

时间:2017年06月09日 信息来源:《中国航天》 点击: 【字体:

   

 记者:与美国、俄罗斯等航天强国相比,我国液体火箭发动机技术是否还存在差距?如何缩短这些差距?

 朱森元:从规模上看,我们国家与美国、俄罗斯还存在较大差距,它们是航天强国,规模很大,技术研究领域广泛。我曾到俄罗斯进行过多次考察,那里的技术人员要做很多基础研究和试验,但是他们在总结经验方面做得不够。美国也是不计成本地进行试验,研制出了300吨级推力的火箭氢氧发动机。

 俄罗斯发动机的燃烧室压力很高,这是标志火箭发动机先进与否的一个重要指标,超过了美国。燃烧室压力越高,说明发动机性能越好。能源号火箭发动机燃烧室压力达到250个大气压,美国航天飞机发动机的是200个大气压。燃烧室压力高会带来冷却、材料等一系列问题,在这方面我们需要向俄罗斯学习。我国液氧煤油发动机燃烧室压力达到了180个大气压。若要达到更高目标,很多设备需要改造,试车台也要重建。

 但是我国火箭发动机的发展并不是跟着外国的路子走,而是根据自身发展的需要来研制。根据我国2020年前后建成空间站的发展要求,我们研制了长征五号火箭。目前,在某些技术方面我们已经超过了美、俄,不仅很好地解决了技术问题,而且还节约了成本,走了一条中国特色的实用发展道路。


 记者:对于我国新一代运载火箭的研制,您提出了“低成本、高可靠、无污染,进行模块化研制、积木式发展”的建议,请您详细阐释这个建议的内涵。

 朱森元:20世纪80年代,我们在调研国际发展趋势后,针对新一代运载火箭的研制,提出了低成本、高可靠、无污染的发展思路。但是要想实现这个目标,必须进行模块化研制、积木式发展,只有这样才能做到低成本、高可靠。

 我国已经研制了直径22 5米、335米的火箭,这是可以直接继承的。而要想发展20吨级的空间站,必须研制出直径达到5米的火箭,然后通过捆绑225米或335米的助推器,形成一系列运载能力的火箭。这一建议的主要思想就在于,在继承现有成果的基础上发展新一代火箭,从而达到节省时间和成本的目的。由于研制出了几种直径的火箭,可以通过积木式拼装组合的方式,实现把10吨、20吨有效载荷送入低轨的目的。新一代运载火箭的发展思路可以做到研制成本低、使用范围广,可以搭载各种重量的有效载荷,最大能达到25吨级,而且氢氧发动机回收后还能重复使用20次。


 记者:对于目前航天国家热衷于天地往返运输系统的研究,请谈谈您的看法。

 朱森元:在天地往返运输系统方面,我们已经有了一些预研成果。我认为,天地往返运输系统要想降低成本,必须采用水平发射方式,并将助推器马赫数控制在7以下。如果马赫数超过7,运输器前端材料就不容易解决。按照目前的技术现状,轨道器还无法做到重复使用,助推器可以实现重复使用20次。

 美国X30计划利用火箭发动机和吸气式发动机组合起来作为动力,我认为这一思路是错误的。从热力学的角度,火箭发动机不可能与吸气式发动机组合,因为吸气式发动机阻力非常大。单级入轨的发动机只能是火箭发动机,水平发射的起飞推重比可以控制在07左右,这样单级入轨水平发射运输器在400多秒内就能 达到马赫数25


(作者:徐菁)
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