中國(guó)這枚火箭發(fā)射瞬間，為什么會(huì)有400噸水噴下？
中國(guó)這枚火箭發(fā)射瞬間，為什么會(huì)有400噸水噴下？
2016年06月28日 19:30:00 瀏覽量: 來(lái)源:科普中國(guó) 作者:許仁華
傳統(tǒng)認(rèn)知里，大塊頭才有大力量。不過(guò)，今日中國(guó)在海南文昌發(fā)射的這枚長(zhǎng)征七號(hào)火箭，并非完全如此。與我國(guó)之前的主力火箭相比，長(zhǎng)征七號(hào)火箭在自身重量增加20%的情況下，運(yùn)力居然增加了70%!它是怎么做到的呢?還有，長(zhǎng)七發(fā)射時(shí)，周圍居然要噴射400噸水，這又是為什么?
相比我國(guó)以往的火箭，重量從500噸增加到600噸，而其運(yùn)力從8噸提升到14噸。
燃料很給力
我國(guó)以前大都是使用偏二甲肼和四氧化二氮作為火箭的推進(jìn)劑。
偏二甲肼是一種氧化劑，非常容易燃燒和爆炸，一直以來(lái)，常用作火箭燃料。然而，偏二甲肼有劇毒，還致癌，這是它最大的缺點(diǎn)。作為氧化劑的四氧化二氮，也是有毒的，還有強(qiáng)烈的腐蝕性。
俄羅斯使用偏二甲肼和四氧化二氮作為燃料，發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)紅煙滾滾。
而長(zhǎng)征七號(hào)，全部使用液氧和煤油，無(wú)毒環(huán)保，燃燒后的主要產(chǎn)物是水和二氧化碳。
早前發(fā)射的長(zhǎng)征六號(hào)燃料為液氧和煤油，燃燒的主要產(chǎn)物是水汽，發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)白煙滾滾
液氧和煤油的另一大優(yōu)點(diǎn)是便宜。把空氣冷凍成液體后再分離，就能制成了液氧，因此，一噸液氧的價(jià)格還不到2000元。另外，煤油也不貴。但偏二甲肼就不同了，它的價(jià)格高達(dá)每噸8萬(wàn)元，四氧化二氮的價(jià)格為每噸1.7萬(wàn)元。
液氧為淺藍(lán)色液體
便宜的燃料可以降低火箭發(fā)射成本。以發(fā)射神舟飛船的長(zhǎng)征二F火箭為例，如果使用液氧煤油，那么每次發(fā)射可以節(jié)約推進(jìn)劑費(fèi)用上千萬(wàn)元。
值得注意的是，液氧溫度約為零下180攝氏度，灌入后，過(guò)不了多久，箭體上就會(huì)有大量凝結(jié)的水珠，尤其是在海南文昌這種高熱高濕的地方，水汽凝結(jié)現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為了解決此問題，長(zhǎng)征七號(hào)進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，箭體可防水，也正因此，長(zhǎng)征七號(hào)甚至可在中雨的天氣狀況下進(jìn)行發(fā)射。
不少人難免有疑問，液氧和煤油既然如此便宜環(huán)保，為何以前發(fā)射火箭卻沒有使用呢?答案當(dāng)然是發(fā)動(dòng)機(jī)——可以說(shuō)，沒有我國(guó)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，就沒有今日長(zhǎng)征七號(hào)的大推力。
先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)
長(zhǎng)征五號(hào)(左)、長(zhǎng)征七號(hào)(右)(陳霄 攝)
長(zhǎng)征七號(hào)的4個(gè)助推器，每個(gè)使用一臺(tái)YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭芯一級(jí)使用兩臺(tái)YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)YF-100液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生120噸推力。高性能的液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是長(zhǎng)征七號(hào)在自身體重增加不大的情況下，運(yùn)力大幅提高的根本原因之一。
圖為YF-100發(fā)動(dòng)機(jī)，可提供120噸的推力，而長(zhǎng)征2F火箭發(fā)動(dòng)機(jī)每臺(tái)只能提供75噸的推力。我國(guó)重載火箭長(zhǎng)征五號(hào)，又叫大火箭，也將使用YF-100發(fā)動(dòng)機(jī)。
另外，火箭裝載的燃料越多，運(yùn)力越大，長(zhǎng)征七號(hào)高達(dá)53米，而其自身鋼材重量只占到10%，這也是其運(yùn)力大增的原因之一。
責(zé)任編輯：張東紅 [網(wǎng)站糾錯(cuò)]
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