液體火箭是以液體火箭發(fā)動機作動力裝置的火箭。一般由動力裝置、箭體結構和控制系統(tǒng)等部件組成。有單級火箭和多級火箭兩種。液體火箭主要用作航天運載工具和導彈核武器的推進部分。美國“土星” 5號多級火箭，長約111米，直徑10米，總推力達33350千牛， 運載能力達127噸，作為航天運載工具已先后把12名航天員送上月球。液體火箭加上彈頭即構成武器，一種是無控火控火箭武器，另一種為有控火箭武器，即“導彈”。
液體火箭的動力裝置系統(tǒng)主要由推進劑輸送和增壓系統(tǒng)及液體火箭發(fā)動機兩大部分組成。 推進劑輸送和增壓系統(tǒng)是保證液體火箭發(fā)動機可靠工作的重要系統(tǒng)。
航天學誕生和發(fā)展的一個重要特點是理論先行。從20世紀初航天學理論的出現(xiàn)到人造衛(wèi)星發(fā)射成功，只經歷了短短的50年?？梢哉f，航天學理論的率先建立大大加速了航天時代的來臨。在航天學理論和火箭運動理論建立的過程中，活躍著一批有卓越成就的航天先驅者。在理論方面最著名的是俄國的齊奧爾科夫斯基、美國的羅伯特·戈達德和德國的赫爾曼·奧伯特。利用火箭實現(xiàn)太空飛行的設想和理論是俄國航天先驅者齊奧爾科夫斯基首先明確闡述的。
1896年，他開始從理論上研究星際航行問題，進一步明確了只有火箭才能達到這個目的。1897年，齊奧爾科夫斯基推導出了著名的火箭運動方程式。齊奧爾科夫斯基首先研究的問題是太空飛行用的運載工具。他認為，在宇宙空間沒有空氣的情況下，唯一能夠使用的運輸工具是火箭。齊奧爾科夫斯基經過幾年潛心研究，于1898年完成了航天學經典論文《利用噴氣工具研究宇宙空間》，但這篇論文直到1903年才在莫斯科的《科學評論》上發(fā)表。接著，齊奧爾科夫斯基又在《航空報告》上發(fā)表了多篇關于火箭理論和太空飛行的論文。這些出色的著作較為系統(tǒng)地建立起了火箭運動和航天學的理論基礎。 [2]
9月14日電 (記者 張一辰)記者14日從中國航天科技集團六院西安航天動力研究所獲悉，由該所自主研制的某型液氧煤油發(fā)動機實現(xiàn)重復飛行試驗驗證，此舉首次實現(xiàn)了中國液體火箭動力的重復使用。
液體火箭發(fā)動機作為航天運載器的主要動力裝置，具有性能高、任務適應強、技術難度大、研制周期長等特點，也是航天運載器最復雜的產品之一，因此其可重復使用成為實現(xiàn)航天運載器重復使用必須突破的關鍵技術之一。
液氧煤油發(fā)動機是中國新一代運載火箭的主要動力裝置，具有高性能、大推力、無毒無污染等優(yōu)點。該發(fā)動機從設計之初，部組件方案及總體布局按多次工作的要求開展論證，地面研制試驗實現(xiàn)了單臺發(fā)動機不下臺重復試車8次。
然而，可重復地面試車并不代表發(fā)動機能適應可重復使用。液體火箭發(fā)動機可重復使用還需要突破多次起動、低入口壓力起動、大范圍推力調節(jié)、狀態(tài)評估檢測及健康管理、快速簡化處理、高溫組件結構抗疲勞壽命評估及延壽、全任務剖面復雜力熱環(huán)境預示及控制等關鍵技術。
據介紹，通過本次試驗進一步驗證了發(fā)動機全任務剖面復雜力熱環(huán)境適應性、飛行后回收重復使用的可行性，探索了液氧煤油發(fā)動機快速簡化處理方案、檢測維護及健康管理方案，初步建立了液體火箭發(fā)動機重復使用設計評估準則，推動了重復使用航天運輸技術的發(fā)展和工程應用。
液氧煤油發(fā)動機是我國新一代運載火箭的主要動力裝置，具有高性能、大推力、無毒無污染等優(yōu)點。該發(fā)動機從設計之初，部組件方案及總體布局按多次工作的要求開展論證，所有閥門均為可多次工作的氣動、電動、液動等工作形式，地面研制試驗實現(xiàn)了單臺發(fā)動機不下臺重復試車8次。
“十三五”期間，西安航天動力研究所預先開展了液氧煤油發(fā)動機重復使用關鍵技術研究，取得了大量理論和試驗研究成果，為液氧煤油發(fā)動機重復使用奠定了基礎。
由于天地工作環(huán)境的差異性及各種保障條件的限制，液氧煤油發(fā)動機飛行重復點火與地面試驗重復點火不能簡單劃等號，飛行力、熱等環(huán)境條件也更加惡劣，因此液氧煤油發(fā)動機重復使用需要攻克的關鍵技術難題更多，主要有以下幾個方面：
多次點火技術
目前，我國補燃循環(huán)液氧煤油發(fā)動機已在地面試驗實現(xiàn)了不間斷三次點火起動，摸索出了重復點火工作間的吹除處置和預冷方法。
大范圍變推力技術
要實現(xiàn)發(fā)動機的大范圍變推力，需設置調節(jié)元件和驅動機構，同時對調節(jié)精度和調節(jié)速率有要求。另外，工作條件的大范圍變化對發(fā)動機推力室等熱力組件及渦輪泵等主要組件的工作適應能力提出了很高要求。我國液氧煤油發(fā)動機具備無級推力調節(jié)能力，通過地面試車進行充分驗證，其中推力調節(jié)機構和大范圍推力調節(jié)能力在新一代長征八號運載火箭上實現(xiàn)了飛行驗證。
力、熱防護技術
與一次性使用運載器相比，重復使用運載器不僅要求發(fā)動機在上升段工作，而且返回段也要再次點火工作用于運載器減速或著陸，特別是返回段的氣動力載荷條件、噴口反流熱流條件等更加苛刻，需要對發(fā)動機進行力、熱防護技術研究。某飛行器試驗的成功，初步驗證了液氧煤油發(fā)動機對重復使用飛行力、熱載荷條件及免維護防護措施的有效性。
重復使用狀態(tài)評估技術
國內液體火箭發(fā)動機地面故障診斷系統(tǒng)在液氧煤油發(fā)動機研制試驗中應用較早，技術成熟。2022年3月在新一代長征六號甲運載火箭上首次實現(xiàn)了飛行健康監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)應用。通過液體動力健康診斷相關技術研究，液氧煤油發(fā)動機在試車或飛行后狀態(tài)評估技術方面也開展了大量研究工作。
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