当前位置: 液体金属 >> 液体金属发展 >> 为什么我国的长征五号运载火箭被称为冰箭
长征五号作为我国首型大推力火箭,具有创新难点多、技术跨度大、复杂程度高等特点。那么大家知道长征五号还有一个外号叫“冰箭”吗?为什么会这样称呼它呢?
长征五号之所以被称为“冰箭”,是因为它使用的推进剂是液氢液氧,其中液氢的沸点可达零下℃,液氧的沸点更是达到了零下℃,已经接近绝对零度。长征五号运载火箭90%以上的重量都是深低温度液氢液氧燃料,它的周身十分冰冷,所以才被称为“冰箭”。
那么液氢液氧发动机有什么特点呢?
高比冲,可以让长征五号火箭负重更多。所谓的高比冲就是指以小量的燃料去获取更强的推力。液氢液氧是我国目前掌握的比充最高的推进剂之一,长征五号的近地轨道运载能力大于22吨就是液氢液氧发动机最好的证明。
环保。我们都知道,液氢液氧燃料后的产物是水,无毒无污染,火箭发射过程中不会给治理环境带来麻烦。
温度非常低。一般推进剂保持难度比较高,因为液氢液氧的温度极低,这可能会给火箭的仪器和电缆等设备带来一些影响,所以保存推进剂的难度就非常高。
液氢液氧的发动机工作原理是怎么样的?
当发电机需要点火时,箭体中的液氢会首先放出来,由于的温度极低,所以液氢进入输送管道后会急速挥发形成极大的压力,这股压力会推动涡轮机,带动液氧泵和液氢泵转动,从而将更多的液氧和液氢输送到燃烧室。
为了不让挥发出来的氢气在点火之前进入燃烧室而引发爆炸,所以我们经常会看到火箭发射前喷口会持续放出火花,以此消耗掉氢气。
当涡轮达到额定的功率时,燃烧室的火炬会立即点火,此时液氢与液氧会爆燃,燃烧产生的废气被喷口束缚住产生更大的推力,为了不让喷口在极高的温度下被烧灼掉,所以液氢的一部分还会被输入喷管周围的这些管道中经过高温汽化后继续推动涡轮,并进入燃烧室参与燃烧,至此一个氢氧发动机启动了。
说到这里可能就有小伙伴疑问了,长征五号作为“冰箭”为什么不怕冷呢?
其实对于这个问题,我们的科研人员已经早有准备了,他们在长征五号运载火箭的贮箱里面安装了一款“防寒衣”,虽然这款“防寒衣”一共只有十几毫米厚,但是它却能使火箭在燃料加注以及整个飞行过程中,让火箭外表的温度一直保持在0℃以上,从而避免火箭的仪器和电缆等等设备受到低温度的影响使功能异常。
那么“防寒衣”有什么特异功能呢?
“防寒衣”的棉花层是低密度材料,如果直接把它涂在贮箱的金属表面,贮箱受冷时,棉花层会因为热胀冷缩的性能比金属小,导致它脱粘火箭表面,从而影响隔热效果,所以研究人员会给“防寒衣”设计了两层来保护棉花层,分别为“里”层和“面”层。
“防寒衣”的“里”层仅仅只有零点几毫米厚,它更加适应金属材料的热胀冷缩能力,同时里面的棉花也能与金属材料完美贴合,而“防寒衣”的“面”层可以保护棉花不吸收外界的水蒸气和不被损坏。
此外,“防寒衣”中最重要的材料叫聚氨酯泡沫,由近10种不同的材料按照一定的比例高速撞击混合反应而成,这些液体材料分为两组,就像胶水一样粘在一起,一旦混合,就会在几秒之内产生发泡反应并快速固化成型。
长征五号的发射并不是一帆顺风的,科研人员经过十余年的研制,长征五号火箭先后在于年和年实施了两次发射,长征五号的发射成功,让中国三大名片之一的航天领域发出更加耀眼的光芒,让更多民众也可以享受到航天时代人类的文明成果。