別被嚇倒！長征九號火箭與星艦隻差一款全流量液氧甲烷火箭發動機

11月18日，“星艦”進行第二次試飛，相比第一次試飛可謂進步巨大，不僅一級33臺發動機全部正常點火，正常工作到一級和二級分離，而且發射臺也完好無損。

“星艦”是一款起飛重量高達5000噸的超重型可重複使用運載火箭，起飛推力高達7590噸，是人類有史以來起飛重量最大的運載火箭，也是世界上性能最強大的可重複使用火箭。將來若能解決所有技術難題，它將成爲世界上單位重量造價最便宜的運載火箭。

“星艦”一級和二級分離照片

當然，我們也不用被“星艦”高得嚇人的指標給嚇倒。以目前我國的技術實力來看，我們也是有能力造出“星艦”的。

實際上我國的長征九號運載火箭運載火箭與“星艦”只差一臺全流量液氧甲烷火箭發動機。

“星艦”說白了就是一枚改進版N1運載火箭，只是做了全方位改進。爲了降低箭體造價，它的箭體採用造價低廉的不鏽鋼打造，推進劑換成液氧甲烷，二級爲了高速往返太空，表面安裝了防熱瓦。爲了降低發射成本，把“星艦”兩級都設計成可垂直回收的箭體，同時把一級和二級的發動機都設計成同一個系列發動機，這樣有利於規模化生產以降低成本。

實際上“星艦”總體設計都非常簡單，並不過分追求高載荷係數，而是以儘可能降低發射成本爲目標。就連製造“星艦”的工廠都極其簡陋。

因此“星艦”箭體所選用的材料的總體思路就是，在滿足要求的前提下，選最便宜的那種，材料性能反而很普通。

毫無疑問，“星艦”箭體所需的材料，我國都能造，而且還有性能更好的材料可選。

目前，只有“星艦”所需的那種全流量液氧甲烷火箭發動機我國還沒造出來。

“猛禽1代”和“猛禽2代”全流量液氧甲烷火箭發動機參數對比

如果能夠造出“星艦”所採用的“猛禽”全流量液氧甲烷火箭發動機，我國同樣能夠造出“星艦”。

由此可見，實際上我國的長征九號重型運載火箭與“星艦”就只差一臺高性能全流量液氧甲烷火箭發動機而已。

當然，大家也不用灰心，我國已造出符合全流量液氧甲烷火箭發動機所需的關鍵材料，造出中國版“猛禽”發動機只是時間問題。

什麼是“全流量液氧甲烷火箭發動機”呢？

其實原理很簡單。只要先了解什麼叫全流量火箭發動機就懂了。

全流量火箭發動機全稱叫全流量分級燃燒火箭發動機，或者全流量高壓補燃火箭發動機，是一種閉式循環火箭發動機。這種發動機有兩個預燃室，一個是富燃預燃室，通過“富燃燃燒”產生動力，驅動渦輪，另一個是富氧預燃室，通過“富氧預燃”產生動力，驅動渦輪。

四種火箭發動機原理動態示意圖

全流量火箭發動機的最大優勢在於，燃料和氧化劑都能通過全部通過燃氣發生器的預燃室，最大限度地爲其提供冷卻，而高壓補燃火箭發動機則只能做到部分燃料或者部分氧化劑通過燃氣發生器的預燃室，冷卻效果大大低於全流量火箭發動機。

好處是，燃氣發生器預燃室溫度相同的前提下，全流量火箭發動機的燃氣發生器輸出功率相比高壓補燃火箭發動機更大，可以給火箭燃燒室提供更大的壓力，產生更大的推力和更高的比衝，單位面積推力也更大。

當燃料遠多於氧化劑，在燃燒室燃燒就是富燃燃燒；當氧化劑遠多於燃料，在燃燒室燃燒就是富氧燃燒。

多數含碳燃料以富燃預燃時都容易因不完全燃燒而產生積碳，因此，只有不含碳的燃料和液體甲烷適合富燃燃燒。富氧預燃雖然不存在不完全燃燒的問題，但卻存在容易腐蝕金屬和有機物的問題。

因此，實際上“富燃預燃室”材料更容易造，就是耐高溫，有一定韌性就可以，反而是“富氧預燃室”材料很難造，因爲絕大多數金屬在高溫環境下，非常容易被液氧腐蝕。

目前絕大多數分級燃燒火箭發動機都採用“富燃預燃”設計，後來前蘇聯造出了當時被認爲不可能的特殊合金，這種合金能夠在高溫下不被液氧腐蝕。於是，前蘇聯基於這種合金，造出了至今仍然號稱“神器”的RD170系列高壓補燃液氧煤油火箭發動機。

至此，人類已經徹底掌握了“富燃預燃”和“富氧預燃”技術，這兩種技術合而爲一的成果就是全流量分級燃燒火箭發動機。

RD170高壓補燃液氧煤油火箭發動機

事實上，伴隨着“富氧預燃”技術的突破，前蘇聯就率先提出了世界上首款全流量分級燃燒火箭發動機RD270，只可惜，最終因科羅謬夫的病逝，以及前蘇聯在同美國的登月競賽中被美國捷足先登而最終項目被終止。

由此可見，“星艦”所採用的全流量分級燃燒火箭發動機並不是世界首款全流量分級燃燒火箭發動機，它與RD270最大的不同在於推進劑不一樣，前者用的是環保推進劑液氧甲烷，後者用的是劇毒燃料偏二甲肼、

四氧化二氮。

隨着我國雙室推力達500噸級的YF130火箭發動機的問世，標誌着我國在高壓補燃液氧煤油火箭發動機技術上已經至少與前蘇聯持平，甚至可能已經超越前蘇聯的技術水準。

海平面推力達500噸的YF130試車照片

既然前蘇聯在上世紀60年代就能造出全流量分級燃燒火箭發動機，那麼現在我國自然也是有能力造出這種發動機的！

畢竟我國YF100高壓補燃液氧火箭發動機技術都非常成熟了，中國版RD180（YF130）都成功點火了，“富氧預燃”對我國來說已不再是難題。

結合我國早已掌握的富燃預燃技術，造出中國版“猛禽”全流量分級燃燒火箭發動機也只是時間問題而已！

根據航天科技集團六院公佈的“八年九機”計劃，我國計劃在2028年前造出9款不同型號的火箭發動機，其中就有一款中國版“猛禽”全流量分級燃燒火箭發動機，

編號爲YF-215，推力達200噸級，而且樣機照片已曝光。

一旦這款發動機問世，那麼，我國造出中國版“星艦”就不再是問題了！

航天科技集團公佈的“八年九機”計劃截圖左上角第一臺爲YF215

綜上所述，我國長征九號重型運載火箭與美國Space X公司研製的“星艦”就只差一款中國版“猛禽”全流量分級燃燒火箭發動機。

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