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離職事件真正的主角:火箭發動機的那些黑科技

飛離地球就靠它(前註:本文圖片均來自網路)


沸沸揚揚的離職事件

從9月27日上午開始,一篇關於火箭動力研發人員離職的消息被炒的沸沸揚揚,率先發布這則新聞的公眾號已經在當天下午進行了刪稿,人民日報也在傍晚時分發布了評論文章。仁者見仁智者見智,一時間關於「用人」的話題又成了人們熱議的話題。作為一名「非典型性工科男」,小編倒是想在這時候科普下這個事件里真正應該成為網紅的主角——火箭發動機。目前火箭上使用的發動機主要有三種:液體火箭發動機、固體火箭發動機、固-液組合火箭發動機。


到底為何物

顧名思義,火箭發動機就是為火箭發射提供動力的機械,其背後黑科技即是「拉瓦爾噴管」的作用力和反作用力的原理:前半部是由大變小向中間收縮至一個窄喉。窄喉之後又由小變大向外擴張至箭底。箭體中的氣體受高壓流入噴嘴的前半部,穿過窄喉後由後半部逸出並提供推力。下圖一中的綠色代表亞音速,黃色正好為音速,紅色為超音速。人們一直熱衷於火箭發動機的研究,從論文發表網站知網搜索可以看出,關於火箭發動機的研究從30年前1987年就開始逐漸增加,之後表現出了持續增長的趨勢。


固體火箭發動機

固體火箭發動機使用固體推進劑,推進劑被做成一定形狀的葯柱裝填在燃燒室中,葯柱直接在燃燒室中點燃並燃燒,高溫燃氣從噴管高速噴出產生推力。作為其動力源的固體推進劑包括:雙基火藥,主要成分為硝化纖維和硝化甘油;異質火藥,主要成分為氧化劑、高能可燃劑和燃燒粘結劑;改性雙基火藥,以雙基火藥為粘結劑,加入氧化劑和高能添加劑(鋁粉)或高能炸藥。其優點主要有:結構簡單,零部件數量少,可靠性高;使用與維護方便,不需要檢查、加註等,可長時間貯存,隨時待發;質量比高,體積比沖高加速性能好,能快速響應攻擊目標等等。其缺點則是:工作時間短;推力大小可調性差;發動機性能受外界環境影響較大等等。


液體火箭發動機

液體火箭技術比固體火箭技術的發展要晚的多,但它稱為目前發展的最完善切應用最廣泛的發動機。液體火箭最先成功的應用是V-2導彈,採用液氧酒精推進劑,開創了現代液體火箭的歷史。20世紀50-60年代,液體火箭迅猛發展,開創了航天史的新紀元。1957年10月,蘇聯發射了第一顆人造地球衛星。其優點有:比沖高;主要性能參數可調性強;用推進劑冷卻發動機,工作時間長;推進劑的費用低,僅為固體推進劑的1/7-1/3。使用的燃燒劑常有:液氫、煤油、肼及其衍生物;配合燃燒的氧化劑包括:液氟、液氧、硝酸、四氧化二氮和過氧化氫等等。


新型動力

古代中國是火箭的發明地,可以追溯到萬戶飛天的故事,但現代液體燃料火箭確是美國人戈達德首創,燃料是液氧-煤油。隨著科技的的不斷發展和進步,新型動力也在不斷提出,例如核能火箭發動機和電火箭發動機(也叫離子火箭發動機)。新科技本來應該更好地解決火箭動力的密度問題,然而如今卻因為「離職事件」進入大眾視野,真是讓人唏噓。

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