固体燃料发动机的基本原理是点燃药柱,燃烧产生大量高温气体从喷管喷出,推动火箭前进。相比宋代就诞生的火药玩具“窜天猴”,其结构和原理并没有太大改变。钱航介绍,固体燃料发动机主要有3方面优点。首先,相比液体燃料发动机,其不需要燃料泵等复杂的机械结构,结构更为简单且造价低廉;其次,由于药柱是以固态形式存在,其特性比液体燃料更稳定,储存起来也更安全;此外,由于结构简单,固体燃料发动机可以做得很轻,也更易于小型化。不过固体燃料发动机也有其劣势。例如燃烧时间相对较短,比冲较小,不能重复点火,也很难实现推力调节。这都对它的任务适应性造成了制约。
火箭发动机形式不分优劣,也不能决定火箭的运载能力。虽然目前国内主要的固体燃料发动机运载火箭如长征十一号,以及由中国航天科工集团研制的快舟一号甲均为小型运载火箭,但在美国正在研制的SLS重型运载火箭身上,也装着世界上推力最大的固体燃料火箭发动机。
4项措施可有效提升火箭运力
运载能力是火箭性能最直接、最重要的参数指标。钱航介绍说,火箭的运力主要由火箭总体设计水平、发动机性能与制造水平、箭体结构设计与制造水平等多种因素决定。
他表示,想要提高火箭运载能力,主要有4方面措施。首先是在保持火箭构型不变的情况下,通过优化级间比(第i级火箭的质量除以第i+1级火箭的质量,是影响火箭理想速度的参数之一),增加推进剂的加注量。长征三号甲系列、欧洲的阿里安5系列,以及美国的猎鹰九号运载火箭,都是通过这项措施,使运载能力显着提高。 |