本帖最后由 twq19810302 于 2023-3-7 14:41 編輯
0 h6 J; q2 f5 `1 T L- u. I" ]* l7 K; z- U
自古以來，用兵有個老規(guī)矩：“兵馬未動,，糧草先行”,。中國古代的戰(zhàn)爭基本都是靠人力，在那個冷兵器時代,，將士們征戰(zhàn)四方長途跋涉要消耗一定的體力,，糧草在軍隊(duì)作戰(zhàn)中具有舉足輕重的地位。那么對于現(xiàn)代探索太空的長征系列家族來說,，火箭的“糧草”又是什么呢,？火箭是如何“加油”的?7 [2 n) y5 {+ Q; m ~
$ w$ k4 [7 A9 }- [火箭的推進(jìn)劑! I+ c3 v7 R) ~ O, j/ {! t: Y
現(xiàn)代火箭看似復(fù)雜，原理其實(shí)非常簡單,，早在17世紀(jì),，牛頓就很清晰地進(jìn)行了描述：如果以一定速度向后拋出一定質(zhì)量，就會受到一個反作用力的推動,，向前加速,。
' E1 w4 V3 O; Q9 V1 V% ^
7 S* H2 o7 ]5 ]9 W% I5 X現(xiàn)代火箭向后拋出一定質(zhì)量是靠火箭發(fā)動機(jī)來完成的�,；鸺l(fā)動機(jī)點(diǎn)火以后,，推進(jìn)劑（液體的或固體的燃料和氧化劑）在發(fā)動機(jī)燃燒室里燃燒，產(chǎn)生大量高壓氣體,；高壓氣體從發(fā)動機(jī)噴管高速噴出,，對火箭產(chǎn)生的反作用力，使火箭沿氣體噴射的反方向前進(jìn),。: o& u) O% t/ @( V k2 s, J, |
' S% X4 \9 E1 s6 m; n* x* T為了產(chǎn)生足夠的反作用力,，火箭的推進(jìn)劑至關(guān)重要，目前最常用的化學(xué)能火箭,，可以分為液體推進(jìn)劑火箭,、固體推進(jìn)劑火箭和固-液混合推進(jìn)劑火箭。在我國現(xiàn)役的長征系列運(yùn)載火箭中,，除“長十一”火箭（CZ-11）外,，其他均為液體運(yùn)載火箭。
4 c; v' J1 [) g6 \& I- ?, C( S6 e6 ~! A/ Q/ x4 M, g. U
![]() : K$ u! i7 ]+ h# K
長征十一號運(yùn)載火箭在海上發(fā)射
5 i! P) e; l p 7 z. w* i7 v9 T& R9 M0 L6 P0 t! A D
' x, V5 m1 D* P! p. Q4 T8 Y
液體火箭是如何加注燃料的,？$ p$ n) u, M& h, q
8 H# l( \! ^8 m我國新一代運(yùn)載火箭廣泛采用液氫,、液氧低溫推進(jìn)劑，典型的就如長征五號系列（CZ-5,、CZ-5B）,。推進(jìn)劑加注是液體運(yùn)載火箭發(fā)射組織過程的重要操作，其目的是將地面貯存的推進(jìn)劑按需求輸送至運(yùn)載火箭貯箱中,。相對于常溫推進(jìn)劑,，低溫推進(jìn)劑具有超低溫,、易相變等特點(diǎn)，加注過程更為復(fù)雜,。
1 j+ A8 B" G; Q0 t" _
! U) G$ i6 q, N' n4 t! {1 F低溫推進(jìn)劑的加注方法主要分為擠壓式加注和泵壓式加注兩種,。前者常用于密度較小的推進(jìn)劑(如液氫)，后者用于密度較大的推進(jìn)劑(如液氧),。低溫推進(jìn)劑易相變消耗,，因此往往將推進(jìn)劑加注操作置于火箭發(fā)射日，且盡量臨近發(fā)射時刻,；另一方面,，推進(jìn)劑溫度波動會引起物性參數(shù)變化，對火箭發(fā)動機(jī)的性能產(chǎn)生影響,。
% v) \$ D* l: `" l+ ]2 ^
4 ~/ p o+ V" u+ y/ v) Y0 }為了確保運(yùn)載火箭性能,，加注過程往往會對推進(jìn)劑溫度提出較強(qiáng)的約束性要求。然而,，貯箱內(nèi)推進(jìn)劑溫度實(shí)際又受到加注過程及停放時間的顯著影響,。因此，確定低溫推進(jìn)劑加注策略是低溫液體運(yùn)載火箭發(fā)射流程組織過程中最重要的環(huán)節(jié)之一,。鑒于低溫推進(jìn)劑的特性和系統(tǒng)實(shí)際需要,，目前國內(nèi)外運(yùn)載火箭在低溫推進(jìn)劑的加注過程上普遍按照典型的4個階段實(shí)施：8 A& P8 _& R0 {) n+ y
+ V/ T! O# }% P; d. K2 s3 i" O4 V
(1)小流量加注階段。該階段實(shí)現(xiàn)對箭上貯箱系統(tǒng)的預(yù)冷,，避免貯箱處于熱狀態(tài)下的急冷,，同時防止貯箱超壓。
* x- S: L$ S4 v# k
1 y) M; P/ O8 X, k: h1 Z* G(2)大流量加注階段,。貯箱預(yù)冷至一定程度后,，為減少加注時間而提高加注流量。
g3 @) E6 j$ \: `5 U* @" f' H: Y1 Z6 f j: I
(3)減速加注階段,。加注至一定液位后為了確保推進(jìn)劑的加注精度,，降低加注速度。
1 w, d' r/ y$ K! x) {/ Z$ ?/ `& X
$ _( a* B1 d# F0 T. X: `(4)停放補(bǔ)加階段,。為適應(yīng)箭上飛行需要,，補(bǔ)充停放期間蒸發(fā)消耗的推進(jìn)劑。
* [- e& l5 H2 b/ w& d4 v
) \- l' H8 N1 y6 ~" m" h% g8 @6 ~![]()
0 }5 u- ~9 E2 O3 u8 `& d( _采用液氫,、液氧低溫推進(jìn)劑的長征五號火箭, y& i; E$ v6 E- M
5 y; _# j% V4 z @1 M r
火箭發(fā)射點(diǎn)火時,，為何會冒煙？2 I5 G5 X% l4 a; }8 q1 Y; z
! R9 K2 v/ S$ N* x& r; c% X, r+ c很多人都注意到,，我國新一代運(yùn)載火箭長征五號,、長征七號（CZ-5、CZ-7）發(fā)射時,，會冒出大量的白煙,。這個白煙主要由兩部分構(gòu)成,，大部分是水蒸氣，還有一小部分是燃料燃燒后產(chǎn)生的,。新一代運(yùn)載火箭采用無毒無污染的液氫,、液氧、煤油作為燃料,，液體和氣體狀態(tài)的氧都是無色的，燃料的不充分燃燒會帶來少量白煙,。1 W G1 x( V4 Q0 [5 n2 q9 x6 c
# |2 y5 Z' y& H& u5 Z![]() 7 b& n8 T0 \0 ]1 i( ?4 S
長征三號乙運(yùn)載火箭點(diǎn)火發(fā)射) U0 s* Z: ^, B5 @
火箭發(fā)射點(diǎn)火時,，哪里來的水蒸氣？# N! i! l1 T" a% R r
8 g1 D3 \; H! ~- T3 I) c' Q. k新一代火箭點(diǎn)火發(fā)射時,，箭體尾部噴出的火焰“直擊”發(fā)射平臺,，使發(fā)射平臺表面溫度瞬間接近3000攝氏度，即使火箭發(fā)射平臺由特殊材料制成,，表面有防熱涂層,，也很難承受如此高的溫度。
# N2 z# P# o2 K- z: K9 ]1 _' x" |- q; d/ R& p- O8 \! c0 W$ n4 R3 P
因此,，新一代運(yùn)載火箭的發(fā)射塔上,，設(shè)有一個能容納600噸水的水箱，在火箭發(fā)射時,，水箱中的水通過“大流量噴水降溫降噪系統(tǒng)”技術(shù),，在火箭飛到5米高以后向箭體尾部火焰中心噴水，噴水量達(dá)400噸,，這些水會在瞬間被汽化,。5 Y: O f* Q8 e' t6 q& N5 h
& m8 Q3 _) Q" B! j: Y1 s, r" v不僅如此，新一代運(yùn)載火箭等待起飛和飛行時,，火箭側(cè)壁也會冒出絲絲白煙,。在火箭首飛時，有不少觀眾第一次看到這種情景,，擔(dān)心是不是燃料泄露,。
( m, R8 o- M; l% C* d% s& W, s
+ M! G- b; ` q- k其實(shí)不是的，這是因?yàn)榛鸺褂玫氖堑蜏刭A存的液氫液氧燃料,，液氫溫度為零下253攝氏度,，液氧為零下183攝氏度，所以新一代運(yùn)載火箭又被成為“冰箭”,。這些燃料使得火箭內(nèi)部是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)的超低溫,，在與外界空氣接觸時，就好像夏天在屋里放了一塊冰,。雖然火箭外殼有真空隔絕層進(jìn)行保溫,，但還是會看到少量白煙,。 ]( L8 m3 J; Q+ P
6 Y; F8 n) X, \* Q# t2 ^% J![]()
: ~* R4 X. S( X# x) P7 |# a, U( T, g% H長征五號發(fā)射點(diǎn)火
7 [8 o( F; c0 L3 f/ C& [4 y
8 F3 p4 K, y w3 D |
發(fā)表于 2023-3-7 14:40:08
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
