主题:【原创】天宫遨游 -- 心有戚戚
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家园 【原创】星辰大海之舟

近日,世界最大推力整体式固体火箭发动机试车成功。

该发动机直径3.5米,推力达500吨,采用高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术,发动机综合性能达到世界领先水平。试验的成功,标志着我国固体运载能力实现大幅提升,为我国运载火箭型谱发展提供了更多的动力选择,对推动未来大型、重型运载火箭技术的发展具有重要意义。

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目前,代表性的商用固体火箭发动机是有洲际导弹血统的长征11号运载火箭一级:直径2米、推力120吨。火箭于2009年首飞,一级发动机是当时国内最大的整体式固体火箭发动机。

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2019年,捷龙三号商业航天运载火箭研制的直径2.6米、推力200吨的整体式固体发动机点火成功。这使得固体火箭的运载能力差不多翻倍。

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由此完成了整体式固体发动机三步跳:一百吨级、二百吨级、五百吨级。五百吨已差不多是整体式固体发动机可以运输的极限。要加大长度,增加装药,须用分段式固体发动机,也就是把几段筒体连起来。首次尝试是长征6A的火箭的捆绑固体助推器,发动机燃烧室由2个直径2米的舱段对接而成,推力120吨。由于和长征11一级火箭的直径和推力相同,所以长度应该相仿。用了两段式的目的可能主要是为了试验分段式的工艺、毕竟是头一回玩。民用的固体发动机强度没有军用的高,分段式还可以降低生产成本。

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之后,大直径分段式发动机相继试车成功,分段对接技术不断发展,技术成熟度快速提升。

2020年12月30日,我国自主研制的直径最大、装药量最大、工作时间最长的固体分段式助推器——民用航天3.2米3分段大型固体火箭发动机地面热试车——的圆满成功,极大地提升了我国大型固体火箭发动机的技术和能力水平。

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以上3.2米直径3分段大型固体火箭发动机推力估计差不多也是500吨。和之前的百吨级分段固体火箭发动机相比,是第二跳。第三跳的目标就是千吨级。

目前,基于500吨推力整体式固体发动机,航天科技集团四院已经在开展直径3.5米级分段发动机的研究,发动机分5段,最大推力将达到千吨级以上,可应用于大型、重型运载火箭固体助推器中,以满足我国空间装备、载人登月、深空探索等航天活动对于运载工具的不同发展需求,为建立国内固体、液体运载火箭相得益彰,以及完善的航天运输系统提供更加强大有力的动力支撑。

千吨级固体发动机的用途估计就如pkyjp网友所说,是用在长征9号火箭上的。不过应该不会是芯级,而是固体助推器。当然,长征9号火箭的设计几易其稿,目前还未确定。最初,全液体火箭方案胜出:

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现在看来,有了千吨级的分段固体发动机,原先的固体助推方案很可能复活:

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主要原因是固体火箭的成本较低,壳体还可回收复用(伞降海面)。而液体发动机助推器要一下全部软着陆回收比较困难,丢弃又非常浪费。新版长征9号火箭的芯级有可能会回收到大驳船上,这样整体发射成本有望大幅减少。即使芯级不会收,由于液体发动机总数量少了一半,也可以承受。

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