世界上推力最大的火箭引擎
世界上推力最大的火箭引擎
你知道世界上推力最大的火箭引擎是哪種嗎?它又是什么時候開始研發(fā)的?下面讓小編為大家介紹一下吧。
世界上推力最大的火箭引擎是RD170火箭發(fā)動機，是蘇聯(lián)為能源號運載火箭研制生產(chǎn)的 采用高壓補燃循環(huán) 以液氧煤油作為推進劑 海平面推力740噸 海平面比沖:309.5 s 真空推力:806.2噸 真空比沖:337.2 s 其改進型RD171M真空推力提高到了846.5噸 用于天頂號運載火箭。
能源號運載火箭
11К25“能源”號運載火箭(俄語：11К25，Энергия)蘇聯(lián)研制的一種超重型運載火箭。能源號至今仍保持運載能力最強的世界紀錄。
中文名 11К25“能源”號運載火箭 外文名 11К25，Энергия 首 飛 1987年5月15日 發(fā)射場拜科努爾航天發(fā)射場
概念
是由能源科研生產(chǎn)聯(lián)合體設計的蘇聯(lián)火箭。 作為重型一次性使用運載系統(tǒng)以及作為暴風雪號航天飛機的助推器，發(fā)射緯度北緯46度，能源號近地軌道運輸能力為105噸貨物，地球靜止軌道運輸能力為20噸，美國國防部對這種火箭的代號是“SL-17”。
它是一種全新設計結構、推力大、壽命長的運載火箭，這些特點使它至少與使用得最多的聯(lián)盟號運載火箭(A4) 一樣地擴大其性能。能源號性能提高表現(xiàn)在能把100噸載荷送入近地軌道。這相當于目前蘇聯(lián)每年送入近地軌道的有效載荷重量的三分之一左右。一枚能源號運載火箭的近地軌道運載能力等于五枚質(zhì)子號SL一13 運載能力或15枚聯(lián)盟號A4的運載能力，然而，不應設想用這樣的數(shù)字就能表明
SL一4和SL一13已經(jīng)過時了，它們?nèi)詫⒈焕^續(xù)用于它們能有效地發(fā)揮作用的各次發(fā)射任務中。很明顯，蘇聯(lián)人從 G 型運載火箭的失敗中吸取了許多有益的教訓并就直接應用于能源號運載火箭開始著手于初步設計中?；炯夹g要求包括：
1. 近地軌道有效載荷運載能力不少于100噸;
2.使用低溫燃料即液甲烷或液氫;
3.各級保留使用液態(tài)燃料及其可控性;
4.所有有價值的部件可回收;
5.強調(diào)機組人員的安全，即運載火箭按載人要求進行設計;
6.具有技術水平高又受過嚴格訓練的人員以保證快速發(fā)射和重新發(fā)射;
7.整個運載火箭盡可能堅固。[
研發(fā)
在取消了不成功的N1火箭后，1974年，蘇聯(lián)開始了對新火箭的方案論證工作。正如NASA用航天飛機取代土星5號的計劃，能源科研生產(chǎn)聯(lián)合體提出了祝融星計劃(Vulkan)，計劃設計一種以質(zhì)子號運載火箭為基礎，使用與質(zhì)子號相同燃料、比質(zhì)子號更大、推力更強的、采用模塊化設計的火箭。
1987年5月15日，蘇聯(lián)價值200億英鎊的“能源”號 (Energia) 重型運越火箭首次從哈薩克斯坦的丘拉坦發(fā)射場 發(fā)射試飛成功，從而表明，蘇聯(lián)即將在工業(yè)開發(fā)太空方面居于領先地位。
“能源”號的研制工作可追溯到60年代。當NASA于1973年發(fā)射了天空實驗室后不得不放棄 “土星” V 時( “阿波羅一聯(lián)盟” 號的聯(lián)合飛行是在2年后用小型“土星”1B進行的)，蘇聯(lián)卻仍在繼續(xù)研究高能低溫推進技術。1981年美國防部終于宣布，蘇聯(lián)正在研究一種全新的重型運載火箭，國防部稱之謂SL一W。這種火箭既可以是用于發(fā)射大型無人有效載荷的一次性使用火箭，也可以是一種地球一軌道間的助推器，用于發(fā)射相當于美國航天飛機軌道器 的蘇制軌道器。有資料表明，這種軌道器是和SL一W同時研制的。
“能源” 號是一種兩級運載火箭，總長度為60m，芯級直徑約為8m?？偘l(fā)射質(zhì)量約為19600 kN (最小估計值)，總發(fā)射推力為 29400 kN。推重比大致與美國航天飛機相當。其比沖4705以上，單臺推力323 kN 以上，均比美國航天飛機高。 “能源” 號能將270t載荷送到低地軌道(約180km)、32t載荷送到月球或 27t載荷送到火星和金星。如經(jīng)過充分改進，還能一次將270 t 載荷送入軌道，是目前世界上推力最大的運載火箭。
能源號火箭被設計用來運載暴風雪號航天飛機 這也是能源號的載荷位于火箭的側面而不是頂部的原因。但是能源號同樣可以執(zhí)行重型衛(wèi)星的發(fā)射任務，能源號的第一次發(fā)射中攜帶了“極地”號斯泰基-DM型試驗飛船。
能源號只執(zhí)行過兩次發(fā)射任務，而且第一次發(fā)射中，有效載荷沒有正常工作(極地號與能源號成功分離后調(diào)整姿態(tài)失敗，重返大氣層解體)。能源-暴風雪計劃的遺產(chǎn)是RD-170系列發(fā)動機和天頂號運載火箭。其中天頂號火箭的芯級和能源號的助推器相同。
為解決與運載火箭多次重復使用有關的結構、回收等問題創(chuàng)造了必要的試驗與研究條件。“能源號”迄今仍是二次使用的運載火箭，費用昂貴。為了大幅度地降低使用成本，蘇聯(lián)正在進行火箭助推級和芯級回收與重復使用的可行性研究。在“能源號”火箭每個助推器外側的上、下兩端增設了回收設備艙，在底部還可以安裝一個獨特的折疊式槳葉狀減速機構。在“能源號”發(fā)射后可以借助回收系統(tǒng)來回收助推級乃至芯級，此可回收重復利用火箭技術亦用于安加拉號火箭。蘇聯(lián)能源號和安加拉的火箭回收技術方案比SpaceX早好多年，然而因為缺少資金研發(fā)只造了一次性的。
變型詳況
蘇聯(lián)巨型運載火箭能源號的一些方案預計會得到發(fā)展，其中最大一種方案可把215 噸的載荷送入近地軌道。第一種能源號 (1987 年5月15號發(fā)射) 是由捆綁有四臺助推器的芯級和在其一側連接的帶有單臺“遠地點發(fā)動機” 的上面級組成，在今年5月15號發(fā)射的能源號運載火箭中，這臺 “遠地點發(fā)動機”不能正確點火。這種能源號運載火箭全長60米，能把重達130噸的有效載荷送入近地軌道。
這種能源號運載火箭改型預計用來發(fā)射蘇聯(lián)大型航天飛機。在明年內(nèi)可能對這種大型航天飛機(可能采用一種加固型航天飛機試驗模型) 進行一次不載人試驗飛行，但是載人任務飛行預計到九十年代初期以后才能實現(xiàn)。蘇聯(lián) 的這種大型空間站 (預計1991年后蘇聯(lián)將用大型空間站來代替當前使用的和平號空間站) 能用捆綁有六臺或八臺助推器且備有高能上面級的能源號改進型送入軌道，能源號運載火箭最大改進型高達110米，幾乎和美國的阿波羅—土星5一樣高，但具有更大的推力。
有經(jīng)驗的宇航員格赫曼·泰托夫在莫斯科電臺發(fā)表講話說，能源號火箭能實現(xiàn)建立載人的月球研究站和載人飛行到火星以及其他星球等空間計劃。能源號運載火箭可把重達32噸的有效載荷送至月球。
同時，蘇聯(lián)報紙已經(jīng)透露了在普列謝茨克的北部發(fā)射場 的詳細情況 , 雖然蘇聯(lián)人在1966年首次使用過這個發(fā)射場，但是他們在1984年才第一次承認它的存在。
在普列謝茨克發(fā)射場發(fā)射的衛(wèi)星有閃電、流星、宇宙和國際宇宙，還包括發(fā)送到極軌道的 “科學空間勘察”衛(wèi)星。普列謝茨克發(fā)射場實質(zhì)上是用來發(fā)射大部分蘇聯(lián)照像偵察衛(wèi)星的發(fā)射場。宇宙號1875 (于1987年9月3號發(fā)射) 正是這種衛(wèi)星。它被發(fā)射到3公里至208公里之間的軌道上，軌道傾角為73°。9月8號在普列謝茨克發(fā)射場用一枚SL一8運載火箭發(fā)射了六顆宇審號軍事通訊衛(wèi)星。
閃電和流星衛(wèi)星是在聯(lián)盟號運載火箭發(fā)射臺上發(fā)射的，而小型和中型的宇宙號和國際宇宙衛(wèi)星卻是在稱為虹號和上升號的發(fā)射臺上發(fā)射。
試射與計劃中止
“能源號”只執(zhí)行過兩次發(fā)射任務就因為蘇聯(lián)解體、資金不足等原因不再使用。
首次發(fā)射
能源號在1987年5月15日20時30分第一次發(fā)射，攜帶了“極地”號斯泰基-DM型試驗飛船。
發(fā)射后期，箭載RD-0120發(fā)動機提前停止燃燒，載荷未能進入預定軌道。
第二次發(fā)射
1988年11月15日進行第二次發(fā)射，能源號順利將暴風雪號航天飛機送入預定軌道。
計劃中止
伴隨著蘇聯(lián)解體，能源號火箭停止生產(chǎn)。雖然能源號不再生產(chǎn)，由其助推器發(fā)展的天頂號火箭仍在服役，其主發(fā)動機RD-170衍生的RD-171仍使用于天頂號火箭。
影響以及結局
能源號運載火箭所使用的氫氧發(fā)動機RD-0120，它的真空推力為190噸，真空比沖為454.5秒(僅次于美國338噸的RS-68、213噸的SSME、優(yōu)于法國136噸的Vulcain 2，日本111噸的LE-7A)。美國的宇宙神五號運載火箭使用RD-170系列火箭發(fā)動機的衍生型號RD-180，美國的安塔瑞斯號運載火箭使用衍生型號RD-181。韓國羅老號火箭以及俄羅斯安加拉火箭使用另一衍生型號RD-191。天頂號運載火箭則與美國、俄羅斯、烏克蘭、挪威四國成立海上發(fā)射平臺，這家公司擁有能源號全自動發(fā)射技術，這項技術目前是世界上最先進的，而且是獨家的。能源號大體和N-1運載火箭、TOPAZ-2型空間核反應堆電源以及雅克141結局一樣被美國人購買用做航空航天技術儲備。
由于政治和經(jīng)濟原因，僅存的能源號M火箭只能存放在庫房中，任灰塵飛揚，儀器老化。2002年，暴風雪號航天飛機中可以飛行的一架連同能源號火箭一道，因拜科努爾的廠房坍塌而被摧毀。至此暴風雪計劃在凄涼慘淡中徹底終結[4] 。
相關設計
火神號
祝融星(Vulkan-Hercules)能源家族的原型，最初始設計，該火箭家族運載能力涵蓋10~200噸級。采用模塊設計，助推器(天頂號)可以單獨發(fā)射荷載，Vulkan發(fā)射質(zhì)量達到4747噸，為兩級半火箭，高度88米，配有逃逸塔，低軌道運載能力200噸，地球靜止軌道運載能力為36噸，還可以將43噸的貨物送往月球(直接起飛)，52噸的貨物送往火星。
后來在蘇聯(lián)國防部的干涉下，改型火箭的研發(fā)中斷，改為研發(fā)該火箭的單級型號，也就是能源號，原因是該構型可以采用背負式搭載超大尺寸的荷載。運載能力200噸能源號還遠不是蘇聯(lián)計劃中的最大型號的運載火箭其中披露的RD170系列的圖，有個六燃燒室的火箭發(fā)動機。
能源號M
能源號M是最小的衍生型號，使用二到四個經(jīng)過改裝的天頂號火箭作為助推器，芯級中只有一個RD-0122發(fā)動機。能源號M旨在取代質(zhì)子號運載火箭，但是在1993年輸?shù)袅撕桶布永鸺母偁帯?/p>
能源II號
能源II號，又稱 Uragan (俄文：Ураган, Hurricane)是一種計劃可完全重復使用的火箭。該衍生型號的芯級可以自行再入和滑翔降落。