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512 火箭


理,和其他的液体火箭循环方式不同之处在于,挤压循环不需要涡轮泵。尽管这导致此种循环方式性能较低,但也不是完全没有好处。比如提高了可靠性,将机械部件减少到了最低,并且推进剂在送入推力室之前不会相遇,也就避免了出现残液结冰的可能。

    不过挤压循环的问题也是显著的,随着增压气体注入推进剂贮存箱,增压效果会随着时间推移变得越来越差。如果要延长火箭发动机的工作时间,就必须携带更多的推进剂,与此同时增压气体也要加量,结果必然导致将要携带一个巨大的增压气瓶,而作为一个压力容器其质量可想而知的大。更糟糕的是,挤压循环工作时会对推进剂贮藏箱施压,对了保证推进剂贮藏箱的安全,必然也要加强其结构,而这也将导致重量飙升。

    也就是说挤压循环最后会陷入一个面多加水水多了再加面的恶性循环,其效能实在是有限。那么能不能跳出这个死胡同呢?

    答案是可以。为液体火箭发动机增压的办法人类很早就想到了,比如说风箱就是一个加压的好办法。在蒸汽革命时代,为了增强锅炉的燃烧效率,工程师就想到了强圧通风的办法,说白了就是给锅炉加一个鼓风的泵。

    俄国的航天先驱齐奥尔科夫斯基就最早意识到,要想充分发挥液体火箭的推进效率,就必须提高液体推进剂的压力,他很有前瞻性的提出了利用泵机对推进剂加压的方案。在1903年,这位航天先驱就绘制了一张液体火箭概念图。

    齐奥尔科夫斯基绘制的火箭是蛋型的,前部是乘员舱,后部是推进剂舱,分为液氧贮存箱和碳氢燃料箱,细长的液体火箭发动机位于火箭中轴线上。考虑到火箭发动机工作时将释放出大量的热,他想到了用耐热材料制造发动机,同时分流一部分低温液氧来冷却发动机,因此俄国人坚持认为齐奥尔科夫斯基最早提出液体火箭发动机的冷却思路。甚至这位先驱还设想液氧不仅作为推进剂的氧化剂,汽化后还供应成员呼吸。唯一比较可惜的是齐奥尔科夫斯基用于为推进剂增压的小活塞泵并没有给出其工作动力来源(这个很重要)。

    在齐奥尔科夫斯基之后,一个美国人接过了接力棒,罗伯特.戈达德在1914年准备在液体火箭上装一台汽油机驱动的活塞泵。不过经历了一系列的曲折试验之后,其设计并不可靠。

    回到苏联这边,在科罗廖夫不满足于挤压循环之后,泵压循环就是可行的方案了。所以火箭发动机巨匠瓦伦京.佩特洛维奇.格鲁什科站了出来。在二十世纪三四十年代,格鲁什科的设计局搞出了rd-1发动机,这就是那段时间苏联非常流行的混合动力发动机。活塞发动机通过变速箱分流一部分动力驱动rd-1的泵机为推进剂增压。但是格鲁什科偏好于采用燃烧稳定的硝酸氧化剂,这使得氧化剂泵的耐腐蚀问题非常棘手。一直到1944年,格鲁什科才比较好的解决了这个问题。

    这么说吧,戈达德的方案是小活塞机带动大火箭,而格鲁什科则是用大活塞机带动小火箭,不过他们的尝试都不太成功。真正推动泵压循环的还是前面说到的那位天才冯.布劳恩。

    在设计a-4火箭(就是后来著名的v-2导弹)时,冯.布劳恩跳出了挤压循环的条条框框,引入了大量的新技术,最重要的自然是泵压循环,他很自然的想到直接用泵来输送推进剂,但是用什么动力来驱动这台泵机就是大问题了。你想想导弹的每一分重量都是宝贵的,总不能装死重的活塞发动机作为动力来源吧?

    解决这个问题的突破口不在冯布劳恩,而在另一位德国工程师手里,此人叫赫尔姆斯.******。这位当年在帮德国海军搞先进潜艇研发,他主要负责动力这块。

    众所周知,常规潜艇受限于蓄电池的水平,隔一段时间就得上浮打开柴油机带动发电机给电池充电。那么有没有一种办法让潜艇摆脱这种限制呢?

    最好的办法自然是核动力,不过那个年代还不现实。为此工程师想了很多办法,比如干脆携带多一点氧化剂,咱们在海底也能开柴油机发电,比如苏联在二战中就尝试过储存液氧,不过低温储存的液氧危险性实在太大,弄不好就要爆,自然的俄国人是失败了。

    ******想到的办法是双氧水,这玩意儿比液氧安全一些。可以常温储存,更重要的是,双氧水催m.fengYE-Zn.CoM
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