问题

中国航天飞机那么多发动机能装到一块吗?

回答
说起中国航天飞机,首先得明确一个概念:中国目前并没有“航天飞机”这一类别的大型载人航天器。我们通常讨论的是指“航天器”或者“运载火箭”。

不过,如果我们将问题理解为“中国是否有能力将许多大型发动机集成到一枚运载火箭上,以实现像美国航天飞机那样强大的运载能力”,那答案是肯定的,而且我们正在这样做,并且做得相当不错。

让我详细展开说说。

首先,理解“航天飞机”的核心特点:强大的推力和载荷能力

美国航天飞机之所以叫“飞机”,很大程度上是因为它的设计理念是重复使用,并且能够像飞机一样在跑道上起降。但其核心能力在于其巨大的推力,能够将大量载荷送入轨道。这种推力,主要来自于几个关键的动力系统:

三台主发动机(SSME):这是航天飞机轨道器本体上最核心的动力来源,使用液氧/液氢作为推进剂,效率极高,推力巨大。
两个固体火箭助推器(SRB):这是启动阶段主要的推力贡献者,提供爆炸性的强大推力,将航天飞机整体推离地面,直到一定高度后分离。
轨道器上的小型发动机:用于在轨道上进行姿态调整和轨道机动。

这几种发动机虽然工作方式和位置不同,但它们都服务于一个共同的目标:提供足够大的推力将沉重的航天飞机和它搭载的有效载荷送入太空。

中国在运载火箭领域的技术积累:集成的智慧

中国航天在载运火箭领域有着深厚的技术积累,并且一直在不断地研发更强大、更先进的火箭。我们之所以能将“许多发动机集成到一块”,体现在以下几个方面:

1. 并行捆绑技术:
这是实现强大推力的最直接方式。我们看到的最典型的例子就是长征五号系列运载火箭。长征五号的首级就采用了四个YF77液氧煤油发动机。这四个发动机并排安装在火箭的第一级箭体下方,协同工作,提供巨大的起飞推力。
再往前追溯,像长征七号运载火箭,其首级也采用了两个YF100液氧煤油发动机,并且在其两侧捆绑了两个助推器,每个助推器又配备了一个YF100发动机。这样一来,一级加上两个助推器,就相当于有四个强大的YF100发动机在协同工作。
这种“捆绑”并非简单地将发动机装在一起,而是需要高超的结构设计、燃料供应系统、控制系统以及推进剂共享等方面的集成技术。例如,确保四个发动机的推力能够均匀地作用在箭体上,并且在工作时产生的振动和气动干扰能够被有效管理。

2. 先进发动机的研发与应用:
中国航天拥有一系列高性能的液体火箭发动机。例如,YF100发动机,它是中国新一代大推力液氧煤油发动机,性能非常出色,被广泛应用于长征五号、长征七号等多种新型运载火箭上。其单台推力就已经非常可观,多个捆绑起来,推力更是成倍增长。
YF77发动机则是大直径、高比冲的液氧煤油发动机,主要用于长征五号芯一级,为火箭提供强大的中段推力。
这些发动机的研发,都经历了严格的测试和验证,确保其在高负荷、极端环境下的可靠性。

3. 箭体结构与控制系统的协同:
将多个发动机“装到一块”,绝非易事。这需要强大的箭体结构来支撑发动机产生的巨大推力以及火箭本身的重量。箭体的材料、设计都需要能承受住这种集成带来的压力。
同时,发动机的控制系统也需要进行精密的协调。每个发动机的工作状态、推力大小、点火时序都需要精确控制,以保证火箭平稳、高效地飞行。例如,火箭在起飞阶段,需要非常精确地控制发动机的推力输出,以应对复杂的地面效应和早期气动载荷。

4. 模块化设计理念:
现代大型运载火箭的设计往往遵循模块化原则。芯一级、助推器、上面级等都可以看作是独立的模块,而发动机则是这些模块的关键组成部分。通过选择不同数量、不同型号的发动机模块,以及不同尺寸的箭体,我们可以灵活地组合出满足不同任务需求(如运载能力、入轨精度)的火箭型号。
长征五号系列就是很好的体现,通过加装不同数量和尺寸的助推器,可以衍生出不同的型号,满足不同重量载荷的发射需求。

中国火箭的“集成能力”与美国航天飞机的“集成方式”的对比:

尽管我们说中国火箭是将“许多发动机装到一块”,但这和美国航天飞机的集成方式还是有些区别:

美国航天飞机: 是将三台大型液体发动机(SSME)集成在轨道器本体上,并外挂两个大型固体火箭助推器。这种设计更侧重于轨道器本身的重复使用性。
中国火箭: 更倾向于采用多台同型号或不同型号的液体发动机作为主要动力源,通过捆绑助推器的方式来增强推力。这种方式更符合传统液体火箭的设计思路,且更容易实现火箭整体的重复使用(虽然目前长征系列大部分仍是一次性使用,但重复使用技术正在积极研发)。

总结来说,中国航天确实拥有将多台大型高性能发动机集成到一枚运载火箭上的技术能力,并且已经在长征五号、长征七号等新一代运载火箭上得到了充分体现。这得益于我们在发动机研发、捆绑技术、箭体结构设计以及控制系统集成等方面的持续投入和创新。我们正在通过这种方式,不断提升中国运载火箭的整体性能和运载能力,为未来的深空探测、空间站建设以及其他重大航天任务提供强大的动力支撑。

网友意见

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不谈新闻的真实性。只谈技术上是否能实现。

SR-71的发动机工作模式示意图。

涡轮机-冲压机模式转换——简单来说就是先用涡轮飞,等飞够快了就把涡轮机给旁路掉。然后单独玩冲压。

这玩意是1964年首飞的……

涡轮发动机-冲压发动机-超燃冲压,这三个东西在一定程度上可以通过类似上图的结构进行切换。

(切换难度、切换方式等等暂且不论)

上面那图实现了前两个,重复一遍,这玩意1964年首飞。

因此实际上,真正多出来的也只是一个自带氧化剂的火箭发动机。

如果我脑子没有完蛋的话,火箭发动机应该是绑着的,用完就扔……

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