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世界最大推力火箭发动机即将出产

按照计划,该发动机将于今年年底前进行点火试验,2021年进行首次飞行试验,2022年投入服役。

图片来源:视觉中国

近日,据俄罗斯媒体报道,俄罗斯将生产世界最大推力“沙皇引擎”——RD-171MV新型液体火箭发动机。该媒体称,RD-171MV重10.3吨,推力超过800吨,服役后将使俄罗斯在火箭发动机研制领域保持世界领先地位。按照计划,该发动机将于今年年底前进行点火试验,2021年进行首次飞行试验,2022年投入服役

俄罗斯工厂中停放的RD-171系列发动机和RD-180发动机

火箭发动机世界领先

截至目前,俄罗斯一直占据着世界大推力火箭发动机第一宝座,苏联时期研制的RD-170发动机,其推力达到了790吨。

该发动机承接自苏联的“天顶号”和“能源号”项目,在世界同类发动机中参数和性能指标最高,具有可靠性高、维修方便的特点。RD-170先后衍生出了RD-171、RD-180、RD-191等若干型号,成为俄罗斯运载火箭崛起和发展的重要筹码。

RD-180是目前世界上最先进的大推力液氧煤油发动机之一,地面推力390吨,地面比冲311秒,无论是推力、比冲还是成熟度、可靠性都是液氧煤油发动机中的佼佼者。该发动机在过去20年中,借助美国“改进型一次性运载火箭”(EELV)项目和宇宙神5大型运载火箭大放异彩。

EELV旨在确保美军进入太空、增加可靠性和降低成本,洛·马公司引进RD-180作为宇宙神5火箭的动力,承担大量EELV发射任务,实现了100%的发射成功率,使该发动机在国际市场上更加炙手可热。

此次俄罗斯生产的RD-171MV发动机是以RD-171M为蓝本,并参考了RD-180和RD-191的部分技术和设计方案,以及使用了RD-191的控制技术系统。

据俄罗斯媒体报道,该发动机有4个燃烧室,运转时可产生2700万千瓦的热功率,相当于一座大型水电站的功率,发动机涡轮泵功率达到18万千瓦,发动机使用的液氧煤油燃料更加环保,可重复使用10~15次。

制造RD-171MV是俄罗斯航天工业的重要突破。苏联举全国之力打造的能源火箭,由于苏联解体部分技术留在了乌克兰。此次俄罗斯再次研制重型运载火箭和火箭发动机,将实现航天运输系统的全部国产化,打通技术产业链。

为保证RD-171MV研制工作的顺利实施,俄罗斯国家航天集团公司筹措了近12亿美元作为专项资金,并责令多家下游工厂和研制机构积极配合,计划于今年年底前进行点火试验,2021年实现首飞,2022年正式服役,以便为俄罗斯新型重型运载火箭提供动力支撑。

发动机支撑航天舞台

火箭运载能力有多大,航天舞台就有多大。发动机是火箭的心脏,他决定了将航天器送入太空的运载能力。研制高性能大推力火箭发动机,是世界各航天大国孜孜以求的目标。

目前,大型运载火箭发展的一条主要技术途径是芯级捆绑多枚固体助推器,即以高比冲的大型液体发动机作为芯级,固体发动机作为助推动力。这种动力组合可以充分发挥固体大推力、液体长时间工作的技术优点,形成性价比较高的运载火箭起飞动力。

过去10余年,全球航天发射领域的大型运载器主要有美国的德尔塔4系列火箭、宇宙神5系列火箭,欧空局的阿里安5改进型和俄罗斯的安加拉系列火箭。这些运载火箭依靠大推力发动机工作,如“德尔塔4”的RS-68、“宇宙神5”的RD-180、“阿里安5”的“火神”以及“安加拉”的RD-191M。

这些火箭的芯级通常使用一台主发动机,设计时充分考虑成本,尽可能简化设计,并减少发动机的零部件数量。过去20年来,世界主流火箭的运载能力逐渐提升,达到了近20吨的近地轨道运载能力和10吨级的地球同步转移轨道运载能力。

经历多年研制和技术积累,各航天大国研制的新一代发动机和运载火箭逐渐走向成熟,并将在未来几年陆续登场。这其中,俄罗斯的RD-171MV参数最强,将继续维持俄罗斯在火箭发动机研制领域的领先地位。

承载俄罗斯航天发展规划

2016年,俄罗斯发布《关于俄罗斯联邦2016~2025年航天计划》,作为未来10年制定和实施航天计划的重要依据,其中一项基本的任务是“研制在东方航天发射场使用的重型运载火箭系统,向月球轨道发射大型航天器、载人飞船和月球轨道舱,并完成绕月飞行”

2017年12月,在庆祝美国阿波罗登月计划结束45周年时,美国总统特朗普签署航天政策一号令,宣布美国将重返月球。

由国家主导的人类航天步伐从近地轨道向深空稳步迈进,新一轮深空探测热潮即将到来,重型运载火箭就是这一轮航天热潮的“神兵利器”,是实现载人登月的技术基础,同时也是更高效率地完成火星取样返回、太阳系行星探测等深空探测任务的保障。美国、俄罗斯、欧空局、日本、印度等国家和组织纷纷启动了研制计划或推进研究论证。

2018年2月,俄罗斯总统普京下令研制重型火箭,要求能源火箭航天集团在2019年完成草图设计,2027年完成火箭制造,2028年在东方航天发射场进行首次发射。

当前,RD-171MV发动机的研制正在推进,计划用于正在研制的联盟-5中型运载火箭的一子级和叶尼塞重型运载火箭。其中,叶尼塞火箭将用于载人登月甚至探测火星

有俄罗斯总统与航天部门研制重型火箭的强烈愿望,有成熟发动机研制技术,必定会降低项目难度、缩短研发周期;有俄罗斯强大的航天工业基础提供支撑,以及有基于东方航天发射场开展重型火箭发射的保障,俄罗斯已经为研制重型火箭扫清了诸多障碍。目前,唯一的障碍就是经济上能否长久支撑重型火箭的研制。

来源:中国航天报

原标题:世界最大推力火箭发动机即将出产

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