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固体火箭发动机为何能成为运载动力“新宠”？
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（原标题：固体火箭发动机为何能成为运载动力“新宠”？）
中新社西安8月2日电 题：固体火箭发动机为何能成为运载动力“新宠”？
中新社记者 董子畅
8月2日，中国直径最大、装药量最大、推力最大的固体火箭发动机——民用航天3米2分段大型固体火箭助推发动机地面热试车圆满成功，标志着中国已经掌握大型分段式固体火箭助推发动机关键技术。
提起固体火箭，人们总觉得它很神秘。因为它以往主要用于导弹武器上，因而“藏在深闺人难识”。如今用于宇航运载和深空探测的固体火箭发动机开始走进人们的视野，展露出它强健的体魄和超强的动力。那么，固体火箭发动机为何会逐渐成为航天发射领域的“新宠”？
固体动力的先天“基因”优势
由于固体火箭发动机具有易实现大推力、可靠性高、发射操作简单、使用维护方便等优点，作为航天运载火箭动力的重要组成，在世界各国航天运载技术发展中均占据了重要地位、发挥着重要作用。
航天科技四院41所首席专家、固体运载发动机总设计师王健儒表示，固体火箭动力系统结构相对简单，在可靠性和机动性方面有着先天的优势。由于固体推进剂预先装填进发动机内，固体火箭运至发射场后，测试完成后即可实施发射，因而可以缩短发射准备周期，确保安全发射。
航天科技四院总工程师王建指出，固体推进剂化学性能更为稳定，不怕泄漏，对储存的温湿度以及力学环境要求不苛刻。同时固体火箭推进剂能量密度高，在相同运载能力条件下火箭可以做得更小、更轻，可以提高运输的灵活性，使发射成本降低。
此外，固体运载火箭集长期储存、检测快速和便于运输的特点于一身，正符合机动应急空间发射一些载荷的需要，机动性强的固体火箭在此有了很大的“用武之地”。
分段对接让固体助推动力倍增
在运载火箭领域，固体发动机主要作为全固体运载火箭的主发动机、捆绑式运载火箭的助推发动机使用。
据介绍，全固体运载火箭是实现快速进入空间的主要技术手段，世界主要航天国家均发展有成熟的全固体运载火箭。除此之外，固体助推器加液体芯级是国外典型运载火箭动力系统的主要组成方式，目前国外捆绑运载火箭中固体助推器占主体地位。
航天科技四院副院长高波表示，四院生产的固体火箭发动机按照燃烧室结构形式，分为整体式固体发动机和分段式固体发动机。全固体四级运载火箭已经伴随着长征十一号参加了首次飞行，成功将多颗小卫星送入预定轨道，其独特的优势已经得到验证。
“固体发动机要真正运用到宇航运载领域，必须要达到更大推力才行。”王健儒指出，分段式固体发动机具有推力大、工作时间长，结构尺寸大等特点，是运载火箭实现大起飞推力的有效途径。同时，采用分段技术，可大幅降低发动机技术难度、研制条件难度以及研制成本。
王健儒说，作为实现固体发动机大型化的关键技术，分段对接技术在目前国际上被普遍使用。其主要是将燃烧室分成若干段，每段燃烧室独立绝热、浇注，最终通过模块化组合装配，实现有限直径内大装药、大推力的技术需求。
王健儒还指出，固体火箭本质上就是缓慢燃烧的“炸药桶”，一旦分段之间的连接部分出现问题，就会导致燃烧不均匀，引发爆炸。所以分段式固体火箭的制造组装极为复杂困难。
直径3米发动机的研制成功，使中国大型固体发动机自主创新的研制能力和水平得到进一步提升。高波表示，目前完成的是2段式3米发动机的试验，下一步，将进一步扩展段式，必将对中国运载能力的提升起到巨大的推动作用。(完)
(原标题：固体火箭发动机为何能成为运载动力“新宠”？)
本文来源：中国新闻网
责任编辑：王晓易_NE0011
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就目前说来，火箭发动机技术水平最高的可能是俄罗斯而不是美国
据俄罗斯报道，俄罗斯“动力机器”联合公司将向美国出售价值达10亿美元的型发动机。据该发动机总设计师鲍利斯·卡托尔金介绍：“发动机在美国于1997年举行的招标活动中胜出，‘动力机器’公司随后与美国军工业巨头签署了这份总额为10亿美元的。按照协议，俄方将在近几年内为洛·马公司的‘-3 ’和‘-5’型提供101台发动机。在已经交付美方的23台发动机中，有8台已顺利地完成了发射任务。”“-5”型两级运载是洛·马公司“阿特拉斯”火箭家族的最新成员，研制费用超过10亿美元。该火箭推力强大，其低轨道运载能力达20吨，比上一代提高了1倍。该型火箭的另一个特点是发射准备少，只需提前12小时送上发射台即可，而一般火箭需要提前几周甚至数月。此外，这种火箭发射时不用庞大的发射塔，只需一座发射架即可，并可在大风条件下发射。美国洛·马公司现在已经支付了50台发动机的货款，俄方的供货也在按部就班地进行着。卡托尔金表示，如果双方出现了争议，那么所有的问题都将会通过谈判解决。发动机推力可达400吨，燃料为和。有专家评价称，RD-180发动机是目前世界上同级别产品中最优秀的一种。无论从推力、重量，或是可靠性方面，该发动机均要优于国外的同类产品。洛·马公司发言人也表示，使用俄罗斯的发动机将能把制造“”火箭的费用降低20%。1995年，下属的洛马航天系统分部为提升该公司“宇宙神”2AR型运载的运载能力，急需更新火箭的第一级发动机，并且提出了一个面向国际的总计20亿美元的。当时急需外国订单存活的两家俄罗斯公司瞅准时机参加了此次竞标，第一家为科技集团(SNTK)，另一家则是能量机械设计局，两家都得到了美国公司的全力支持。SNTK参与竞标的是该公司研制的推力154吨的型液体燃料发动机，而后者参与竞标的则是推力为370吨的型。 在递交方案之后的实验期间，SNTK公司的全部发动机都被送到美国进行实地测试，能量设计局的发动机由于当时尚在设计阶段，仅将设计蓝图送交美方。美国GCA公司在严格测试后发现，NK一33发动机在技术层面完全合乎美方之要求。譬如该发动机运转标准为120秒，但实际上却运转了450秒，美方要求发动机推力为150吨，而该发动机实际推力竟为175吨，均超过美方要求。然而幕后斗争的结果，却是能量设计局的RD-180发动机中标，主要原因就是该局得到了当时俄罗斯官方的大力支持。但无论是哪家公司获胜，俄罗斯军用产品第一次正式进入美国市场。 1995年10月，俄罗斯国家航天局和国防部联合致信。希望美方采用能量设计局的发动机。必须特别指出的是，能量设计局系俄罗斯航天局所属的机构之一，当时该局亟需1亿美元的资金来开展新发动机的研发。在俄国官方的强力支持下，因此SNTK集团的发动机便失去中标之机会。而俄罗斯政府之所以阻止SNTK夺得美国的采购招标，这是由于在20世纪70年代初，当时的SNTK集团所完成的NK-33.NK-43两种强有力的发动机，原拟装于卡沼叶夫(Sergei Korolyv)设计的N-1小型登月飞船上，但由于卡洛叶夫突然去逝，而美国又抢先一步登陆月球。当时的苏联中央遂于1976年决定停止登月行动，并下令将当时已通过测试，极为先进的NK-33、NK-34发动机予以销毁，但SNTK集团总设计师库兹涅佐夫(Nikolai Kuznetrov)觉得可惜，便违背上级指令，将这批必须销毁的NK-33、NK-43发动机秘密储藏在一处厂房中。苏联解体后，SNTK公司将此秘密揭露，并要求政府协助该公司参与美国太空发动机的竞标。 因美国而出名 尽管、NK-43发动机迫于政治压力未能中标，但在GCA公司的协助下，这些强有力的发动机在国际市场上却销路奇佳。这两种发动机虽然是25年前设计完成的，不过由于其推力强大。并且适用于任何形式的运载火箭，如轻型火箭只需1至2具发动机，中型火箭2至4具发动机，大型火箭可增加为4至6具、甚至8至12具发动机即可。 由于、NK-43发动机的推力为1 50吨～180吨，是目前最理想的运载推进系统，可作不同的组合将发动机合并使用，而且使用的燃料是和，对环境不会造成污染。此外，此种发动机不需要维修。而且可重复使用四至五次，唯一的问题是如何将已发射至太空中的发动机予以回收。直到20世纪90年代末期，美国己向俄罗斯租赁了37台NK-33和9台NK-43发动机，到21世纪初，美国更租用了SNTK集团过去所储存的全部发动机，准备用于美国未来的太空计划中。 但无论如何，上述竞标结果虽由能量机械设计局的发动机赢得，不过该发动机当时尚未完成其设计，为完成这型发动机仍需至少再投资1亿美元进行研究。这也就是俄国政府全力支持RD-1 80发动机继续研发的原因所在。美国普惠发动机公司在20世纪年代中期，对该发动机的设计已陆续投资1亿美元，设计完成后才展开量产。而能量机械设计局总裁卡特金曾经指出，“RD-180发动机是俄罗斯在21世纪初，航天计划使用的主要发动机，根据协议俄方有权在国内生产。因此不仅可以赚钱维持本国航天业之发展，更可保证数千名专家的就业机会。”由于在美国生产较原定价格高出五倍，因而俄罗斯放弃了该发动机在美国生产的计划。尽管根据法规仍有部份零部件会在美国国内生产，并且目前已有数家美国公司表示有意生产RD-1 80发动机，但未来几年美国使用的这种发动机仍需要从俄罗斯采购。
“宇宙神-5”运载火箭最显著的一个特点就是：使用俄罗斯生产的RD-180煤油燃料发动机作为火箭第一级主发动机。RD-180是俄罗斯的一款双燃烧室双喷嘴的火箭发动机，由RD-170系列衍生而来。于RD-170相同，RD-180也是共享涡轮泵。RD-180的使用权已被通用动力公司航天部门取得（后来易手给洛克马丁），主要是90年代时用来开发改进型一次性运载火箭（EELV）和阿特拉斯运载火箭。考虑到这些火箭既要满足军用，又要用于商业发射，因此普惠公司也加入发动机合作项目。发动机的生产全部在俄罗斯进行，而负责出售的是发动机生产商动力机械科研生产联合体（NPO Energomash）和普惠公司组成的合资公司。RD-180以煤油和液氧为推进剂，使用高压分级燃烧循环。RD-180继承了先驱RD-170的富氧预燃室设计，使发动机效率更高。喷嘴的活动由四个液压缸支持。RD-180首先被使用在阿特拉斯IIA-R火箭上，也就是阿特拉斯IIA加字母R。（R代表俄罗斯，因为火箭采用了俄罗斯的主发动机）这款火箭后来被命名为阿特拉斯三号。另有项目在研究是否可以将这款发动机用于阿特拉斯五号的公共助推核心。当初洛克马丁用来做结构测试和频率响应测试的那台RD-180陈列在第23界G8峰会美国总统克林顿和俄罗斯总统叶利钦会晤的地方。技术参数真空推力：933,400 磅力(4.15 MN) 真空比冲：338 s (3,313 N·s/kg) 海平面比冲：311 s (3,053 N·s/kg) 重量：12,081 lb (5,480 kg) 直径：124 英尺 (3.15 m) 长度：140 英尺 (3.56 m) 燃烧室数： 2个 燃烧室压力： 257 bar / 3,722 psia (25.7 MPa) 喷嘴面积比： 36.87:1 混合比：2.72:1（氧化剂:燃料） 推重比: 78.44:1 俄罗斯的 RD-180液氧-煤油发动机，真空推力超过400吨RD 180结构示意
1楼，2楼的东西向我们说明了在目前最有前途的液氧煤油发动机领域俄罗斯是世界领先的，而美国需要从俄罗斯购买产品以及引进技术，为何会造成今天这种局面呢？70年代的石油危机对美国经济的沉重打击，美国不得不缩减航天部门的经费，休养生息。这点从下面可以看的出来~F-1虽然是非常巨大并且极高推力的发动机，但是它的原理并不先进，效率不高，而效率高的发动机是利用废气补燃和富氧燃烧的煤油发动机，废气补燃技术和飞机发动机上的涡轮废气增压其实很相像，富氧燃烧是指利用高浓度的氧气实现高的性能，看似原理很简单，但实际实现起来却非常复杂，因为你氧气一高，没有现有的金属可以实现在高温下与极高浓度氧气的惰性，那么肯定会材料变性。而这个问题的解决需要新一代的氧惰性合金的研发制造。美国在70年代本身科研经费大为缩减，所以在富氧燃烧和废气补燃技术上迟迟不能突破，最后不得不选择了另一条第一级发动机的路子——固体火箭发动机方案说到固体推进器，其实原理要比液体推进器简单的多，实现起来也相对来说容易一些，固体火箭只有药柱截面和尾收敛段-喉管-喷管，没有液体火箭复杂的管道和真空泵，当然了，付出的代价是相比于液体火箭，固体火箭的比冲是很低的，所谓比冲，是火箭发动机性能最重要的一个指标，甚至可以说，比冲就直接代表了火箭发动机的技术水平。比冲的定义是单位流量推进剂产生的推力，液体发动机可以调节流量，固体发动机只能用药柱截面预定燃烧速度，没法调节，所以只能用总冲量除以药剂总消耗量计算。而固体火箭的特色就是比冲很低，举个例子，现在最先进的固体火箭——美国的三叉戟D5的比冲也不过是269s左右，而最先进的液体火箭的比冲可以达到500s以上。但是固体火箭也不是一无是处的，首先，固体火箭最大的好处就是不用加注，可以保存N年，而战时这个特点是非常重要的（战时难道你会跟敌人说：抱歉，我的导弹燃料还没加注好，可不可以给我一点时间）所以现代的弹道导弹基本全部都往固体燃剂发展。另外就是固体火箭由于药柱可以做的很粗，所以总推力可以达到非常惊人的程度，即液体火箭目前远远无法企及的推力，举个例子，美国航天飞机的SRB固体推进器是有史以来最大推力的人造装置，真空推力接近15000KN，比上面提到的F-1A还要高出N多。简单来说，固体推进器是效率不行，用蛮力补，也能起到相似的效果~言归正传，美国在迟迟无法攻克富氧燃烧和废气补燃煤油发动机的情况下，开始专注于固体推进+液氢推进的组合式推进方案，其实液氢发动机一直都是有的，只是在上面级罢了，这玩意太贵，一般第一级不会应用，比如土星5号第二和第三级的J-2液氢发动机。换句话说，美国是用固体推进器代替了性能更好，但推力稍逊的煤油发动机，美国在固体推进器上的最高成果就是有史以来最大推力的人造发动机——航天飞机的SRB固体推进器——航天飞机旁边两条白色棍子，燃烧完后回收。而苏联也在同时期开始投入大量经费研制富氧燃烧和废气补燃技术，也是迟迟没有出成果。不过正所谓不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。苏联在80年代中期左右终于攻克了花重金的富氧燃烧和废气补燃技术，特别是惰性合金的研制，成果就是有史以来正式装备火箭的最大推力发动机——RD-170/171RD-170/171可以称之为划时代的超级发动机，其不仅达到了7500KN的真空推力（超过土星5号的F-1），而且利用了富氧燃烧和废气补燃技术，大大提高了比冲，换句话来说，RD-170/171看似不比F-1推力大多少，但是效率高的多，同样的燃料可以飞的远的多。（F-1的真空比冲为264.72s，RD-170/171达到惊人的338s）当然了，RD-170/171并不是没有缺点的，其一个发动机采用了四个独立的燃烧室，不仅提高了重量，而且提高了结构的复杂程度。不过瑕不掩瑜，RD-170/171的确是火箭发动机的皇帝，凭借着极高的性能藐视一切所在。
能源火箭是一种模块化的巨型火箭，只有芯级一级+助推段，能源火箭的助推级就是采用2-8个RD-171发动机，采用8个RD-171助推的最变态能源即是著名的Vunlcan（祝融神），可以将180-200吨的载荷送入LEO近地轨道（土星5号也不过是118吨）不过可惜的是，祝融神没有实际试射过，这也是永远的遗憾了。苏联解体之后，军队都缺乏经费，更不用说航天部门了，而对于这个曾经的最大对手，美国NASA也是保持着相当程度的敬畏。由于美国一直没有攻克煤油火箭发动机的补燃技术和富氧燃烧技术，而此后专攻固推，所以煤油火箭发动机基本落下了，而苏联的解体提供了一个契机，使美国能够一窥神秘的RD-170/171背后的秘密，了解苏联是怎么攻克相关技术的。因此NASA以及洛马和通用动力共同找到了解体后成立的俄罗斯动力机械科研生产联合体，要求购买RD-170和衍生型号RD-180的技术专利(前面已经说了，RD-170是四个燃烧室，RD-180减为两个，结构不变，推力自然减少一半左右），俄罗斯当时设计局连工资都发不出，咬到这条大鱼自然是满口答应。因此，美国的宇宙神火箭采用了许可在美国国内生产版本的RD-180发动机。当然了，永远不要低估美国人的野心，美国的确是对富氧燃烧和补燃技术很感兴趣，但更想完全掌握相关技术，继而在火箭技术的所有领域获得绝对的霸主地位。所以在90年代末期，美国开展了一个雄心勃勃的计划——研究下一代的超级火箭发动机，备选方案主要有富氧补燃的煤油发动机RS-84和比SSME性能更优良，推力达到5000KN级别的超级液氢发动机RS-83。其中RS-84除沿用富氧燃烧技术和补燃技术外，还采用了结构更简单的单燃烧室设计，可谓是相比于RD-170/180更加的青出于蓝而胜于蓝了。RS-83/84另外一个变态之处是要求可回收，大家知道，一般只有固体火箭发动机是可回收的（比如航天飞机的SRB），而液体火箭发动机一般是直接抛掉，成本非常高，美国雄心勃勃的SLI计划试图将液态火箭也一并回收，并且在90年代中期首次回收了一枚德尔塔1型火箭，开创了液体火箭回收的先例。然而测试是一回事，回收稳定性又是另一回事。随着美国伊战的爆发和经济形势的吃紧，美国最终不得不放弃了堪称史上最强的RS-83/84计划，但是两者其实都已经造出样机，转入技术储备，并非没有成果，所以取消还是比较可惜的~俄罗斯在RD-170的基础上发展出了RD-190，其中掺入了部分液氢，使得液氢、煤油和液氧稳定复合燃烧，进一步提升了RD-170的性能，在RS-84取消后，RD-190/191是当之无愧的最强煤油发动机~
附录：能源号(ЭНЕРГИЯ)“能源号”是苏联的一种重型通用运载火箭，也是目前世界上起飞质量与推力最大的火箭。“能源号”的主要任务包括：向月球、火星或向深空发射大型有效载荷；发射多次使用的轨道飞行器；向近地空间发射大型飞行器、大型空间站的基本舱或其它舱段、大型太阳能装置；向近地轨道或地球同步轨道发射重型军用与民用卫星；能源号的近地轨道发射有效载荷的能力最大可达到两百吨，远超美国的土星五号一倍多，而且这还是在发射基地处于比土星五号更高纬度的情况下的能力能源号从一开始就把火箭设计成积木式系统。火箭采用标准的液体火箭助推器，可以通过在芯级周围捆绑2个、4个、6个或8个助推器，或者以一组助推器为基础，增加不同的上面级，组成运载火箭系列，具有向低地球轨道发射／Jx~10t，大至200t有效载荷的能力。捆绑8个助推器时，有效载荷将配置在芯级的上方。能源号的一个独特之处在于它的巨大货舱本身就是其运送有效载荷入轨的重要部分，配置有自己的推进系统，光是货舱使用的推进剂质量就可70吨除轨道飞行器外，其它有效载荷都装在火箭旁侧的大型通用货舱内。货舱实际上起上面级的作用，配有自己的推进系统。货舱长42m，直径6．7m，内部有效容积达1000m3，净质量(不包括推进系统)约15t。货舱有三种不同的状态，但采用相同的外形尺寸，可以满足不同轨道的运载需要。第一种状态的货舱包括上部的有效载荷和下部的喷气操纵级(RCS)。RCS采用一台推力达85kN的液氧／煤油辜发动机提供推力，并用游动发动机控制货舱的飞行姿态。主发动机系统长5．5m，直径3．7m，推进剂质量11～15t。主发动机可以多次起动。这种货舱能把88t载荷送入200km轨道或把81．5t载荷送／k．600km轨道。除向低地球轨道运送有效载荷外，这种货舱还可用作轨道间的空间拖船或用于与行星交会的机动飞行器。第二种状态的货舱与第一种状态的基本上相同，但用“能源号”上面级(EUS)取代了RCS。EUS用一台推力达100kN的液氧／液氢主发动机提供推力，并用游动发动机进行姿态控制。主发动机系统长16．47m，可以多次起动，推进剂质量70t。这种货舱的主要用途是将有效载荷送入高轨道(包括地球静止轨道)、月球轨道和行星际轨道。第三种状态的货舱既使用RCS，又使用EUS，主要用于执行行星际轨道飞行与着陆任务。对于第一、二、三种状态的货舱来说，有效载荷的长度分别可达35m、23．5m和19．5m，最大直径均为5．5m。能源号使用的助推火箭装有世界上最先进，推力最大的液体燃料火箭发动机——液氧煤油火箭发动机Rd170美国人由于技术落后，始终无法突破大推力液氧煤油发动机的技术难关，尤其是无法解决液氧煤油发动机用作再生冷却剂结焦的问题，所以“进入七十年代后，美国放弃了液氧煤油发动机的研制，转而进行SSME为代表的高压补燃液氢液氧发动机的研制，这主要是受制于煤油用作再生冷却剂结焦的问题”“苏联则通过在推动室设置内冷却环节和其他措施，保证推动室热壁温度不超过500摄氏度，成功解决没有冷却高压推力室技术难题。使燃烧室壁压24.5MPa，研制出大中小一系列先进的高压补燃液氧煤油发动机”（见张桂田专著《液氧煤油发动机》一书）由于液氧煤油的诸多优越性，美国这方面技术落后，不得不全方位引进购买俄罗斯的技术“液氧煤油发动机由于密度比冲高，无毒，无污染，特点备受关注，美国引进了俄罗斯的几乎所有高压补燃液氧煤油发动机，对它们进行试验研究，试图掌握这种技术”（见张桂田专著《液氧煤油发动机》一书）“液氧／煤油高压补燃发动机在技术十分先进，代表当今液体火箭发动机领域的最高水平”（王贵田）
俄罗斯的rd170发动机每台的地面推力就达740吨，是目前世界上推力最大的液体火箭发动机。一台发动机就几乎相当于中国长征系列采用的火箭发动机如YF-20B的十台以上，而且比冲更高rd170可以重复使用，1993年第10期《中国航天》“rd170使用液氧煤油作推进剂，从设计上说，可在大修前重复使用20次”rd170至今仍在天顶号系列火箭上使用，今年十月将把中国的萤火号卫星送入火星探测轨道而用于能源号芯级液氢液氧火箭发动机rd-0120同样非常先进“RD-0120是大推力氢氧发动机，能源号火箭芯级采用4台RD-0120作为动力装置。每 台发动机的真空推力200 t，真空比冲455 s。它与美国航天飞机主发动机水平相当，在某 些材料、工艺方面，还超过了美国航天飞机主发动机。 ”世界航天运载器大全的第309页上说这个发动机“具有寿命长，可重复使用的特点”“能源号”十分重视安全与可靠性，强化了地面试验。在飞行中即使助推级或芯级有一台发动机出现故障，火箭仍可继续进行有控制的飞行。火箭的推重比可以降低到1．25：1“能源号”是作为火箭—空间大系统的一个组成部分和这个大系统的其它组成部分统一协调发展的。大系统自1976年开始，由能源科研生产联合体负责研制。整个系统的研制费用140亿卢布或524亿美元(1989年币值)。大系统中“能源号”火箭的总设计师是古巴诺夫(S．H．FyaaHoB)。有近百个设计局、工厂、企业和研究所直接参加了“能源号”的研制工作。目前投入使用的仅是“能源号”的基本型，于日首次发射，日第二次发射，运载了“暴风雪号”轨道飞行器，两次发射都获得成功。主要技术性能(基本型)级数 2级 起飞推力 34833kN全长 60.155m 推重比 1．48:1最大宽度 20m 运载能力(200km轨道) 105t子级质量 2400t推进剂质量～2000t助 推 级级长 32.120m 推进剂 液氧／煤油发动机 4台PJI—170发动机 地面比冲 3033N·s／kg地面推力 29028kN 工作时间 ≈150s真空推力 31616.8kN芯 级级长 60.155m 推进剂质量 7172550kg 直径 8.076m 发动机 液体火箭发动机工作时间 381.0s 推进剂 液氧／液氢地面推力 5805kN 真空比冲 4452N·s／kg真空推力 7845．2kN 总 体 布 局“能源号”火箭在总体布局上继续沿用了苏联大型运载火箭自50年代后期以来广泛采用的横向捆绑助推器的结构形式，即在芯级周围捆绑不同数量的助推器，用以构成助推级。1987年5月投入使用的仅是“能源号”火箭的基本型。从外形图可以看出，它由芯级、助推级与有效载荷组成，助推级则由捆绑在芯级两侧的4个相同的液体火箭助推器组成。。助 推 级助推级由4个相同的助推器构成，每个助推器长32m，直径4m，质量约为375t。这种助推器设计成一种标准的通用部件，可用于多种运载火箭，最初是作为“天顶号”(3EHI／IT)运载火箭的一子级而进行研制的，其性能已通过“天顶号”火箭从1985年开始的10多次飞行试验成功地得到了验证。“天顶号”一子级用作“能源号”的助推器时，在结构上作了局部改进与加强，以适应捆绑助推级的需要。助推器由南方科研生产联合体研制。每个助推器在结构上由液氧箱、箱间段、煤油箱和尾段组成。尾段内装设一台4燃烧室的PⅡ—170发动机，由一个配置在4个燃烧室之间的涡轮泵同时向4个燃烧室输送推进剂。发动机的性能参数与“天顶号”火箭一子级发动机的相同。液氧箱与煤油箱均利用冷氦增压系统增压，氦气来自浸泡在液氧箱内的氦气瓶，经加温器加温后，向贮箱增压。
毛子的东西一直都是好用耐操 就是没喝伏特加的时候或者喝多了伏特加的时候会有bug
为了控制火箭在上升段的运动，助推器发动机的每一个燃烧室都可以按照控制系统的指令进行双向摆动，在每个控制平面上能够产生约490kN的控制力。控制执行机构是精密的电动液压舵机传动系统，传动系统的精度是其移动范围的1％。芯 级芯级是苏联第一个采用液氧液氢火箭发动机的火箭级，长60m，直径8m，总质量约为800t。推进剂约700t，其中液氢100t，液氧600t。芯级上部是液氢箱和液氧箱，液氢箱长约40m，底部装有4台单燃烧室的液体火箭发动机。每台发动机可以双向摆动，由精密的电动液压舵机传动系统来控制其摆动范围，可在每个控制平面上产生294kN控制力。液氢箱采用由发动机引出的气氢增压，增压气氢温度T＝土50℃，靠压调器将液氢箱的增压压力保持在171．6土9．8kPa的范围内。液氧箱采用冷氦增压系统，氦气瓶浸泡在液氢箱的下部，气瓶充气压力达22．56MPa，气瓶使用末压到1．96MPa。由气瓶流出来的冷氦经发动机系统加温器加温~_100～150℃，然后经压调器进入液氧箱。靠压调器将液氧箱的增压压力控制在137土9．8kPa的范围内。为了制造耐低温的大直径推进剂贮箱、导管、自动器等附件，曾研制出高比强度的特殊结构，采用了新型高强度钢与铝合金，研制了防热与隔热涂层，还掌握了制造大型蜂窝结构壳体的工艺和大直径部件的组装方法。芯级采用4台高压补燃的单燃烧室液氧液氢发动机，每台发动机的地面推力为1451kN，真空推力为1961．3kN，真空比冲4452．2N·s／kg，燃烧室压力20．6MPa，工作时间约380s，发动机质量3．25t。这种发动机能在最小气动耗损与再生冷却以及材料在液氢介质中能保持稳定的条件下，保证火箭很高的预定性能。它还具有长寿命与可重复使用的特点。典型飞行程序在起飞前约13s，助推器与芯级的发动机几乎同时在地面点火工作。芯级发动机先点燃，紧接着助推级的发动机也点燃。采用地面同时点火的方案可以避开发动机高空点火的问题，有利于提高发射可靠性。火箭在起飞前3s达到全推力，起飞后20s需要适当降低芯级发动机的推力，以使火箭在主动段的气动载荷不致过大。火箭起飞后不久，即开始偏东飞行。助推级的4台发动机在工作约148s后关机，这时火箭达到40km高度与1．8kin／s速度。在此高度上4个助推器分成两对先后与芯级分离，落在距发射点约400km的预定区域。助推器也可借助回收系统在地面回收。芯级继续工作，直至点火后约380s关机。这时火箭达到110km高度与亚轨道速度(约6km／s)。芯级在此高度与有效载荷分离，滑行约30min后再入大气层，最后溅落在太平洋的预定水域。有效载荷再依靠自身发动机的推力加速飞行，直至进入预定的轨道。发 展 趋 势“能源号”火箭的主要发展趋势是：1)以基本型为基础，逐步扩展，形成不同运载能力的运载火箭系列。考虑采用的方案有：在芯级两侧捆绑2个助推器，火箭质量1700t，地面推力19613kN，真空推力23536kN，运载能力65t(近地轨道)；在芯级周围捆绑6个助推器，运载能力提高到150t(近地轨道)；在芯级四周捆绑8个助推器，火箭质量4000t，地面推力63740kN，真空推力70608kN，运载能力200t(近地轨道)。2)研究与解决运载火箭的回收与重复使用问题，以便大幅度地降低运载成本。正在研究两个基本方案：助推器装备回收系统(降落伞、反推火箭、着陆装置等)，使助推器在分离后能够有控制地下降与着陆；芯级装机翼，使其能滑翔返回发射场。前一方案正在研究中，后一方案是长远方案，当前仅在进行可行性研究
由于能源火箭发射价格过于昂贵，目前已经不继续采用，转为使用便宜的质子火箭或者新式的天顶火箭（就是能源的助推级），其采用了一级RD-171或者RD-191作为动力~
除了RD-170系列，俄罗斯的另一大系列发动机也值得一提，就是NK-33/43---------------------------------这个系列发动机有一段不平常的历史，它直接源自著名的N1火箭上的NK-15发动机NK-33火箭发动机 NK-33和NK-43是苏联60年末70年代初由库兹涅佐夫设计局设计制造的火箭发动机。用于登月火箭N1。NK-33的推重比是当前发动机领域最高的，同时其比冲也达到了很高的数值。NK-43与NK-33类似，但是用于上面级的。它喷嘴较长，在高空空气稀薄的环境下工作效率较高。其产生的推力和比冲更大，但也更长更重。技术NK-33和-43分别源自早期和NK-15和NK-15V发动机。该发动机是分级燃烧循环双元液体推进剂火箭发动机，采用富氧预燃室技术驱动涡轮泵。由于富氧排气可能烧穿燃烧室臂，因而这种类型的发动机是比较少见的。美国从未在富氧发动机领域有过成功经验，而苏联在冶金方面的优势使之有制造这种发动机的基础。由于NK-33使用了两种密度近似的推进剂液氧和没油，所以可以用一个转轴来驱动两者的供料涡轮泵。由于nk-33使用了两种密度近似的推进剂液氧和没油，所以可以用一个转轴来驱动两者的供料涡轮泵。这使NK-33有着最高的真空推重比----136.66:1。 即便是更重的NK-43，其真空推重比也达到了120:1。富氧技术还用在了RD-170和RD-180以及RD-174/-191上。然而由于这些发动机都采用了多燃烧室和多喷嘴设计，以致它们无法再达到NK-33的高推重比。历史N-1原本是在第一级使用NK-15发动机，在第二级使用NK-15V。然而N1发射的接连失败是这项工程没有了下文。 而N1的改进还在继续，库兹涅佐夫将两种发动机分别改造为NK-33和NK-43。 改造后的N1就是N1F。由于在登月竞赛上失利，苏联不得不重新设计新的重型运载火箭能源号。 因此，N1F从未试飞。随着N1工程的停工，政府下令毁掉一切资料，一个政府官员接管了这些发动机，将它们存放在仓库中。 发动机的消息最后传到了美国。将近30年后，一些尚存怀疑态度的技术人员被带到仓库。 随后，其中一台发动机被带回美国，在精确测定发动机性能后，其技术参数才被公之于众。后期利用至于用剩下的NK-33做什么时常成为争论焦点。 当时超前的设计理念使这批发动机至今仍有利用价值。喷气飞机公司已将NK-33和NK-43分别重命名为AJ26-58AJ26-59。基斯特勒航空航天公司，即现在的基斯特勒火箭飞机公司 (RpK)用三台NK-33和NK-43设计了K-1火箭。RSC能源公司打算用一台NK-33来驱动新运载器“Aurora-L.SK”。还有提议用NK-33替换联盟号中间的RD-108，或者再用四台NK-33替换四个推进发动机 RD-107。通过减轻飞船重量来增加有效载荷，而且使用仓库存货也能降低飞船造价。“Aurora”和“联盟-3”替换计划都面临一个现实问题，就是NK-33的现存数量不是很多，难以用在每年频繁发射的联盟飞船上。而基斯特勒的K-1是可重用的，需要的发动机数量比较少。轨道科学公司打算在新研制的“金牛II”型运载火箭的第一级使用两台NK-33。60年代，美国在土星5号第一级上应用的F-1发动机是当时最大推力的发动机，也是有史以来造出来的推力最大的单燃烧室发动机，单台推力就接近7000KN；而此时的苏联由于大推力发动机无法攻克，为了保证总推力，当年的N-1火箭是第一级绑了多达30个NK-15发动机，知道控制论的人都知道，你的结构越复杂，那么变量就越多，实际越不可能有效按照原定计划进行——N-1就是个很明显的例子，30个发动机中只要有1个没有顺利点火，那么就是完全的杯具，而保证30个发动机全部平稳工作自然比土星5号保证5台发动机的工作要困难的多，所以说N-1的杯具并不是科罗廖夫的能力问题，而是苏联的工业不能为神奇的科罗廖夫提供必要的成功条件——优秀的大推力发动机，如果是冯.布劳恩用30个NK-15作第一级的话，他估计也会吐血的O(∩_∩)O~这里要说明的是，虽然N-1是个茶几，但是不代表NK-15不是个好发动机，在70年代由NK-15发展而来的NK-33/43被称为史上最经典中推火箭发动机，也是至少目前来看空前绝后的高推重比发动机——真空推重比136.7：1。所以说，NK-15只是个用错了地方的神器，如果它不是用来推动重达3000吨的巨型N-1火箭，它可能就成为一代经典了。NK-33/43都是从N-1火箭的NK-15煤油发动机发展而来的，但是它们虽然推力小（只有KN左右），但是仍然采用了富氧燃烧和分级补燃技术，并且在火箭发动机中有着最高的推重比（133.7：1）这也是美国人对此感兴趣的原因。美国的轨道科学公司对此很有兴趣，并且购买了NK-43用于推动自己的民用探空火箭——金牛座2号
新华网莫斯科６月２３日电（记者 聂云鹏）俄罗斯火箭科研生产部门２３日宣布，苏联时期研制的ＮＫ－３３火箭发动机将应用于美国“金牛座－２”新型中型运载火箭。 这家设立在俄罗斯萨马拉市的火箭生产企业负责人基里林当天说，俄罗斯计划从２０１４年起开始为国内外客户再次生产ＮＫ－３３火箭发动机，美方已表示，在其研发的新型中型运载火箭“金牛座－２”上使用这种发动机。 基里林介绍说，从技术性能来看，ＮＫ－３３仍是世界一流的火箭发动机 。ＮＫ－３３是上世纪６０年代末苏联库兹涅佐夫设计局设计出来安装在Ｎ－１重型运载火箭上的发动机，具有性能可靠、推重比大等特点。 由于富氧排气可能烧穿燃烧室臂，因而这种类型的发动机是比较少见的。美国从未在富氧发动机领域有过成功经验，而苏联在冶金方面的优势使之有制造这种发动机的基础。由于NK-33使用了两种密度近似的推进剂液氧和没油，所以可以用一个转轴来驱动两者的供料涡轮泵。由于nk-33使用了两种密度近似的推进剂液氧和没油，所以可以用一个转轴来驱动两者的供料涡轮泵。这使NK-33有着最高的真空推重比----136.66:1。 即便是更重的NK-43，其真空推重比也达到了120:1。
其实RD170系列直接来源于格鲁什科搞的RLA格鲁什科搞的东西多了！能源的RD170哪里来的？是RLA系列第一级采用的RLA-1200发动机的缩水版，每个推力室从300吨降低到200吨。其中最简单的RLA-120火箭，成为了后来天顶2火箭的原型。RLA-1200发动机就是单台发动机推力达到1200吨，rd170已经是缩水了苏联政府为了研究大型火箭发动机的确花费了太多的钱财,而且实在是太过于超前了,像RD170这样的发动机,就足以满足人类未来100年深空载人飞行的一切需求.目前苏联的联盟系列火箭已经整整服役了50多年,而且又在库鲁找到了新家,估计还将会用上100多年.细细想来苏联的航天工业遗产还是很多,这座金山非常值得中国使劲地去挖掘由于过去的苏联与今天的俄罗斯所研制的一系列大型火箭发动机(如RD170\RD171\RD0120\RD180)的使用潜力还远远得不到充分的挖掘因此人类未来决心研制新的巨型火箭时当务之急就要想到如何去利用好这一系列优秀的发动机(由其是RD170与RD180,已经经过足够多的实际发射飞行)如果采用并联4台800吨级的RD170发动机研制芯级火箭,人类完全可以在目前的技术基础上研制出起飞推力达3200吨\4800吨(捆绑两台用同类发动机的助推器)\6400吨(捆绑4台助推器)\8000吨(捆绑6台助推器)等一系列巨型火箭来.而且能源级别的火箭用于载人月球飞行实际上还是大材小用.事实上无论是中国的长征五号火箭\欧洲的阿里安五火箭\美国的阿瑞斯火箭还是俄罗斯的能源号火箭,都属于一种&半截子&火箭,它们目前的氢氧发动机芯级只要轻微改进下就可以成为更大型火箭的上面级;而再用RD170(或者RD180)级别的液氧煤油发动机研制芯级,立即就可以改进出更大型的巨型火箭来.随着航天飞机这个&短脚鸭(飞不高也飞不远)&退出人类空间飞行舞台与及深空载人工程的迅速兴起,主流空间大国对利用RD170\RD180改进研制自己的巨型火箭的兴趣早晚也会跟着兴起,并最终成为一股世界潮流。因此今天的中国,我们所要做的就是要先人一步,努力引导人们将兴趣转移到这方面上来
好长，占坑慢慢看
曾经一度很看不起科罗廖夫，认为老廖要为N-1火箭的失败负责，但是今天看来，老廖虽然有不可推卸的责任，因为30台火箭绑在一起实在是有点。。。。。而且当时切洛梅杨格尔主张基于现成的RD253肼类发动机研制R56与重型版的质子火箭，如果当时由切洛梅杨格尔主导苏联登月计划，说不定就成功了。但是，今天再审视历史，却感到当时科罗廖夫的眼光也真是高远，他主张研制全新的液氧煤油发动机的决定虽然导致了苏联登月工程的失败却也为今天留下了一笔宝贵财富-------------------此后苏联/俄罗斯就一门心思搞液氧煤油发动机，并领先世界，为当今火箭发动机的发展方向点亮了明路，毕竟登月并不是一切除了科罗廖夫，另两位为俄罗斯宇航作出杰出贡献的工程师就是格鲁什科和切洛梅杨格尔，这个人也是超级牛B，应该说，苏联在太空领域的杰出工程师们是非常多的，也是极为优秀的，并不比美国的冯布劳恩，库尔特o德巴斯差到哪里，只是苏联的政治制度没有充分发挥设计师们的才干---------------其中一大特点就是各大设计局为了争夺有限的预算互相扯台，造成了不可饶恕的浪费------------------如研制苏联的载人登月巨型火箭,科罗廖夫主张研制全新的液氧煤油发动机用于发展H1巨型火箭,而切洛梅杨格尔则主张基于现成的RD253肼类发动机研制R56与重型版的质子火箭.结果科罗廖夫的主张获胜,苏联政府花费巨资为N1火箭计划研制出NK系列液氧煤油发动机,并在此基础上研制出H1火箭;但与此同时格鲁什何设计局又花费巨资搞了个推力达700多吨的RD270肼类燃料发动机.最终结果世人今天已一目了然.N1火箭四射四败,被迫放弃;而格鲁什何的RD270发动机却由于找不到与之相匹配的火箭最终也白白浪费掉了.苏联载人登月工程出现这种让外界不可思议的相互竞争局面,与各大设计局为了争夺国家载人登月工程有限的预算资源有着密切的联系;大家都想在载人登月工程的投资款中分得一块肥肉,最终不管到底有无必要，能不能够按时研制得成功,为了抢搭载人登月工程的&便车&,竞相将自己的项目设想(管它成熟不成熟,可行不可行)推出,圈到钱再说.结果将一个单纯的载人登月工程搞得异常复杂庞大,极度&超重超载&,并最终拖烂拖跨\吃空吃崩(坐食山崩)整个苏联载人登月工程.这对后世而言不能不说是一大悲剧与教训.美国和俄罗斯这两个液氧煤油使用大国俄罗斯花了很多心思去研究富氧燃气技术，前提是要研制出抗富氧燃气腐蚀的金属。美国在这方面一直没有取得进展，后来重心转到氢氧发动机和固体燃料上面，放弃了继续研究。俄罗斯则倾心钻研，经过多年磨励，在材料上取得突破，成功将富氧燃气技术和分级燃烧循环应用到液氧煤油发动机，形成了ＲＤ－１７０／１８０这样傲人的精品。其实我觉得中国目前没有必要现在去展开RD-170这种技术难度极高的液氧煤油发动机的研制，实际上如果我们自己研制，技术难度将非常高，花费的成本将是天文数字，美国尚且在这条道路上走的及其艰难，困难重重，特别是２００４年ＳＬＩ计划被取消，洛克达因公司的ＲＳ－８４计划被放弃，对美国液氧煤油发动机的发展道路是一个巨大的打击。正如我在前面一系列评论中所说的那样,由于过去的苏联与今天的俄罗斯所研制的一系列大型火箭发动机(如RD170\RD171\RD0120\RD180)的使用潜力还远远得不到充分的挖掘,因此人类未来决心研制新的巨型火箭时当务之急就要想到如何去利用好这一系列优秀的发动机(由其是RD170与RD180,已经经过足够多的实际发射飞行).如果采用并联4台800吨级的RD170发动机研制芯级火箭,人类完全可以在目前的技术基础上研制出起飞推力达3200吨\4800吨(捆绑两台用同类发动机的助推器)\6400吨(捆绑4台助推器)\8000吨(捆绑6台助推器)等一系列巨型火箭来.所以我们能不能想办法从俄罗斯那里买来技术呢？这并非不可能，实际上，美国就一直计划从俄罗斯引进NK-33和RD-170的技术，当然似乎并不成功，为此想尽了各种办法，包括洛克希德在“宇宙神5”火箭计划中邀请俄罗斯参加，与俄罗斯合作研制RD-180发动机，结果的确是与俄国人一起研制的，但俄罗斯人根本没把核心技术教授给美国人，反而大大赚了一笔，令美国有苦说不出。毫无疑问,即使得不到俄罗斯的RD170\RD180发动机生产技术,中国以今天的国家实力,独立执行自己的载人登月工程也不存在任何技术上不可克服的问题;毕竟长征五号火箭的改进潜力是明摆在那里的.相反,如果现在就上马研制能源级别的火箭,不仅会大量挤占中国实施载人登月工程的资金与人力资源,造成载人登月工程的严重超载;也完全阻断了长征五号火箭的改进挖潜进程;造成国家投资的极大浪费.
大推力发动机毛子一直是全球领先吧，中国能搞过来吗
都是抢人家德棍的!
其实美帝是有技术搞同等推力的，但毛子货成熟便宜，自己搞又费时间又费精力。当然毛子不卖也只有逼着美帝自己搞了。
……本来就是苏联俄罗斯吧
看着不像是原创，如果转帖不说明出处么
其实，本来就是。当年以美国为首的北约为了拉苏联加入太空军事竞赛拍了部和星球大战差不多的太空科幻片，而且还成功拖了苏联下水，当时以苏联为首的华约几乎把全部的人力物力都投入进去了，不过嘛，结果还是被忽悠了
俄罗斯这种民族就是搞不出有竞争力的民用产品
毕竟发射场都在高纬度地区，天生劣势。
最强的国家是津巴布韦
白银星玩家
百度星玩家累积成长值为1,
很正常，美国冷战结束后太空探索的投入一年比一年少了，大部分钱都拿去投入军费来获取世界霸权。所以多亏了冷战，人类太空探索取得飞跃般进展，现在美国和平号空间站都不想维护了，载人航天都交给私人公司做，NASA一群人整天无所事事天天玩牌，偶尔接收下老卫星传下来的数据
这个老美不是没技术而是做不到这么便宜
nasa实验室里的核动力火箭引擎ANRE样基本完成了试车，等离子火箭引擎这几年也要搞出样机了。但论技术美帝还是天顶星基级别，自己不做单纯是国会老爷不给钱的问题。毛子虽说自己还有冷战遗产，但这几年自己的火箭老是出事故就知道航天优势已经不再了。
毛子最近不是试车了脉冲爆震火箭发动机么，好像很屌的样子
数学好有优势
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