火箭发动机为什么是一次性的呢 火箭发动机为什么是一次性的发动机
- 知识
- 2023-03-15
- 7热度
- 0评论
火箭发动机为什么是一次性的?
早期的火箭发动机,其关键部分(燃烧室、燃料喷嘴、尾喷管等)受材料性能限制,其工作寿命都是以秒为单位设计的。加之缺乏缺乏回收1/2级火箭大型箭体的技术手段,所以大部分火箭发动机都是设计成一次性使用。
从航天飞机的主发动机SSME开始,火箭发动机进入了复用时代。由于材料科学的长足发展,火箭发动机本身细节设计的进一步成熟和完善,发动机总成及其各部件的可靠工作寿命越来越长。SSME每次发射的工作时间已长达520秒,总的预期工作寿命则长达50000秒,大约相当于发射100次。
延伸阅读
sls火箭发动机参数?
SLS重型运载火箭参数如下:
1:高度:97.536米(322英尺)
起飞质量:2608吨(575 万磅)
起飞推力:3991吨(880 万磅)
月球有效载荷:26.76吨(59000 磅)
2:猎户座飞船参数
机组和服务模块高度:7.92米(26英尺)
加压体积:19.555立方米(690.6立方英尺)
质量到月球:24吨(53000磅)
着陆时返回质量:8.25吨(18200磅)
3:RS-25 发动机 参数
推力:232.37吨 (512300磅) /(真空),188.83吨(416300 磅)(海平面)
尺寸:4.2米 * 2.4m(14 英尺 * 8 英尺)
重量:3.49 吨(7800 磅)
操作时间:约8分钟
火箭发动机有哪些分类?
液体燃料发动机使用的是液体燃料(煤油、酒精或液氢等)和液体氧化剂(如液氧)。由于让液体燃料和液体氧化剂以最大的速度和适当的比例进入发动机燃料室,是可以像喷水龙头那样加以调节的,所以发动机的推力大小和工作时间的长短也可以进行控制,还可以使用高能量的推进剂,使导弹的推力增大,射程增远。所以早期的导弹和目前的巨型火箭运载器,大都使用这种发动机。
使用固体燃料的火箭发动机,是用含有氧化剂和燃料剂成分的固体燃料作为推进剂的。它的工作原理和结构十分简单,只由燃烧室和喷管两部分组成。燃烧室装有供直接燃烧用的固体推进剂。推进剂燃烧后产生的大量火药气体,则从喷管中喷出,产生推力。
如果说发动机是导弹的心脏,那么,导弹中的仪器舱——控制系统,就该是导弹的“大脑”和“中枢神经”了。导弹是一种“服从命令听指挥”的“炮弹”,它所以能打得准,按照规定的路线飞向目标,是由于它有制导控制系统。制导控制系统控制导弹飞行的原理,我们可以打一个比方来说明。
有三支青少年野营小队同时进行“奔向目标”的军事游戏。野营指挥部交给第一支野营小队一份地图,上面不仅标有要达到目的地的方位,而且还有具体的行进路线,这支小队的任务就是按照地图上的路线,迅速赶到目的地,不要偏离;指挥部交给第二支野营小队的,是一架微型无线电通话机,小队在行进时随时与指挥部联系,根据下达的命令,“向左走”或者“向右转”,从而赶到预定的地点;第三支野营小队拿到的是一台小型无线电测向仪,他们要测出设在目的地的一架电台不断的无线电波,确定目标的方位,选择自己最佳的行进路线,奔向目的地。
导弹的制导控制道理跟这个军事游戏很相似。野营指挥部给第一支小队一份地图并规定路线,让他们自己去按“图”行事,这种方式在导弹制导控制上叫“自主式制导”;野营指挥部在第二支小队的行进途中不断给以指示,从而把小队引导向目的地的方式,在导弹的制导控制中,叫做“指挥式”制导;野营指挥部让第三支小队根据设在目的地的电台发出的信号,自动寻找目标的方式,在导弹制导控制中叫做“寻的式制导”。
当然,实际情况要比这复杂得多。导弹在一瞬间能飞行几十米甚至几千米,这是野营小队的行军速度无法比拟的。在这样高速的情况下进行制导控制,必须十分准确;指令的形成和导弹对于指令的响应,需要在极短的时间里完成,而且要可靠无误。
火箭发动机为啥不能重复使用?
航天火箭目前都是一次性使用的。而且美国对于航天飞机的使用经历,也基本打消了各个国家发展多次使用的航天火箭的想法。
主要是因为航天火箭的质量要求很高。如果火箭发动机要回收重复使用,那么也只能收集到坠入大气层经过燃烧过程的发动机。一般来说,随意坠入大气层的物体落地之前已经烧的差不多了。需要通过变轨,按一定角度坠入,还要为火箭加装更好的隔热设施。落地后还要大量的维护才能再次使用。。根据美国航天飞机的经历。这个维护的费用比再造一个新的还要高。
重型火箭发动机排名?
一、GE90(美国GE)
最大推力:115000磅力(510kN,52吨)
适用机型:波音777。
二、GE9X(美国GE)
最大推力:105000磅(470kN,47.96吨)
适用机型:波音777X。
三、PW4000(美国惠普)
最大推力:99400磅(441kN,44.92吨)
四、罗罗Trent XWB(英国)
最大推力:97000磅(430kN,44.00吨)
适用机型:空客A350XWB。
五、罗罗Trent 800(英国)
最大推力:95000磅(420kN,43.09吨)
适用机型:波音777-200、777-200ER、777-300。
六、EA GP7200(美国GE)
最大推力:81500磅(363kN,36.97吨)
火箭发动机的一般速度是多少呢?
火箭飞行的速度能达到4.3~4.4公里/秒。火箭的速度是由火箭发动机工作获得的。早在1903年齐奥尔科夫斯基就推导出单级火箭的理想速度公式:V=ω*Ln(Mo/Mk),被称为齐奥尔科夫斯基公式。ω为发动机的喷气速度,ln为对数表达式,表示以自然对数e为底数的对数,Ln(Mo/Mk)就是表示为以e为底Mo/Mk的对数,Mo和Mk,分别是火箭的初始质量和发动机熄火(推进剂用完)时的质量。
Mo/Mk被称为火箭的质量比。
由这个公式可知,火箭的速度与发动机的喷气速度成正比,同时随火箭的质量比增大而增大。
即使使用性能最好液氢液氧推进剂,发动机的喷气速度也只能达到4.3~4.4公里/秒。
因此,单级火箭不可能把物体送入太空轨道,必须采用多级火箭,以接力的方式将航天器送入太空轨道。火箭(rocket)靠火箭发动机喷射工质(工作介质)产生的反作用力向前推进的飞行器。
它自身携带全部推进剂,不依赖外界工质产生推力,可以在稠密大气层内,也可以在稠密大气层外飞行。火箭是实现航天飞行的运载工具。
从物理形态上讲,火箭发动机使用的推进剂有两种形式,一种是液态物质,另一种是固态物质。
燃烧剂和氧化剂都是呈液体形态的发动机则称为液体燃料发动机,或称为液体火箭发动机,两者都是呈固体状态,则称为固体燃料火箭发动机或固体火箭发动机。
固态氢、固态氧,作为火箭动力。如果在两种燃料中,一种为固体,一种为液体,则称为固-液火箭发动机或直接称其物质名称的火箭发动机。
如,氢氧火箭发动机。
由于固态燃烧剂产生的能量比液体氧化剂发出的能量高,所以,研制的火箭发动机多是固-液火箭发动机,两种燃料相遇燃烧,形成高温高压气体,气体从喷口喷出,产生巨大推力而把运载火箭送上了太空。常用推进剂有:
1、液氢(燃料)液氧(氧化剂),燃烧效率很高,多用于航天飞机及运载火箭末级,价格昂贵、不易储存。
2、肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化剂),燃烧效率一般,多用于中型火箭,价格适中、较易储存。
3、RP-1高精炼煤油(燃料)液氧(氧化剂),燃烧效率一般,多用于火箭第一级,价格适中、不易储存。
4、肼(燃料)、四氧化二氮(氧化剂),燃烧效率一般,多用于卫星,容易自燃、价格相对便宜、腐蚀性极强。
火箭的发动机是一次性的吗?
目前火箭发动机都是一次性的。
火箭发动机一般是在火箭中使用,每一级火箭中一部或多部,燃料耗尽以后,发动机与一级箭体分离,在大气中焚毁了,即使不完全焚毁,可能也是面目全非。这就使火箭发射很贵的原因。
现在的运载火箭也属于一次性使用的航天运输工具,设计特点是通用性、经济性和不断进行小的改进。火箭制造者一般都尽量采用成熟可靠的技术,并不断通过小风险的改进来提高火箭的性能。
火箭发动机原理?
火箭发动机就是利用冲量原理,自带推进剂、不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机是喷气发动机的一种,将推进剂贮箱或运载工具内的反应物(推进剂)变成高速射流,由于牛顿第三运动定律而产生推力。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。大部分火箭发动机都是内燃机,也有非燃烧形式的发动机。
同空气喷气发动机相比较,火箭发动机的最大特点是:它自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围的大气层中汲取氧气。所以它不但能在大气层内,也可在大气层之外的宇宙真空中工作。这是任何空气喷气发动机都做不到的。发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置,都是火箭发动机。
能源在火箭发动机内转化为工质(工作介质)的动能,形成高速射流排出而产生动力。火箭发动机依形成气流动能的能源种类分为化学火箭发动机、核火箭发动机和电火箭发动机。