為什麼俄國火箭發動機這麼厲害?

瘋子75049742

俄羅斯最牛的火箭發動機液體火箭發動機,那就不得不說俄羅斯的動力機械科研生產聯合體,是俄羅斯一家專門從事液休推進劑火箭設計生產公司。其創建者是前蘇聯20世紀20年代從事火箭發動機研究的瓦朗坦.格魯什科。

該介司成功設計了眾多的火箭發動機有RD-107和RD-108火箭發動機驅動R-7火箭將衛星號人造衛星送入太空,為能源號火箭設計RD-170火箭發動機,為質子號火箭設計RD-233火箭發動機,為天頂號火箭設認RD-171和RD-120火箭發動機,給宇宙神和安加拉火箭設計RD-180和RD-191火箭發動機,為第聶伯火箭設計RD-264火箭發動機,為旋風火箭設計RD-261火箭發動機,是動為機械科研生產聯合體造就了今天俄羅斯火箭發動機的輝煌
RD-180以煤油和液氧為推進劑,使用高壓分級燃燒循環



,美國的現役宇宙神5號火箭也使用RD-180火箭發動機。俄羅斯1997年與美國簽訂合作協議。要求俄羅斯到2018年年底向美國交付101臺,每臺價值1000萬美元

美國液氧煤油發動機的研製水平落後俄羅斯,俄和RD-180火箭發動機成本較低,性價比高,因此美國放棄自行研製液氧煤油發動機,改為進口俄羅斯火箭發動機。中國也和俄羅斯談過購買RD-180火箭發動機,但是俄羅斯擔心中國,本身就是航天大國,學習消化技術能力太強,把技術給中國,中國很快就造出來。所以俄羅斯拒絕了向中國出售火箭發動機


俄羅斯規劃的《2016-2025年航天4規劃中》俄羅斯要在2025年研製出超重型火箭發動機,


zhouma730

牛的不是俄羅斯,是前蘇聯。

RD-170系列火箭發動機,是目前液氧煤油火箭發動機的最高水準。當年前蘇聯在登月的N-1火箭接連失敗,輸掉太空競賽後,痛定思痛,投入巨資研發RD-170系列火箭發動機,這個發動機完全可以用神器來形容。
RD-170火箭發動機


,一臺發動機2個預燃室4個噴管

而美國在搞完阿波羅登月的土星5號火箭的F1液氧煤油火箭發動機之後,認為液氧煤油火箭發動機已經沒有什麼潛力,轉攻攻液氫液氧火箭和固體燃料火箭,萬萬沒想到蘇聯人居然可以在在液氧煤油火箭領域可以玩出新花樣,做到如此之強的地步。
RD-170火箭發動機與F1火箭發動機對比。

實際上美國人在氫氧火箭發動機和固體燃料火箭發動機領域是遠領先於俄羅斯的。但是固體燃料火箭發動機比衝較低,不利於做大型火箭發動機。而液氫比重小,佔用結構體積太多,而且火箭的泵機速率氫泵要比氧泵快8倍,難以協調。而更重要的是缺點是,不管是固體燃料還是液氫的價格都很貴,液氫價格是煤油的將近20倍,而且因為液氫是非常危險的易爆品,發動機整體可靠性要求高。所以儘管美國有氫氧火箭發動機最牛逼的神器SSME,但是價格昂貴,不算燃料,每臺發動機造價高達5500萬美元。


美國人搞SSME這種
是給可回收的航天飛機用的,要是像德爾塔火箭這種打法,NASA會破產的。

而毛子的RD-170之所以能取得如此突破,其一是增加燃燒室壓力。美國認為液氧煤油燃料燃燒室壓力過大的,容易出現燒結現象,進而導致事故,所以把燃燒室壓力限制在7MPa。但是毛子經過研究發現,如果在煤油提煉技術上下功夫,降低煤油的含硫量,可以大大減少燒結現象發生,所以RD-170燃燒室壓力可以達到F1的4倍多。

而最大創新就是應用的高壓補燃技術,即使增加燃燒室壓力,所能參加燃燒的液氧煤油依舊有限。而毛子相出高壓補燃技術,即在燃燒室內加註過量的氧氣,產出的燃氣中依然含有大量的氧氣,然後再噴管中層層加註補充燃料繼續燃燒,從而增大推力。不要小看這一技術,這需要對於火焰控制以及燃料加註有非常高的造詣才能實現,蘇聯是進行艱苦卓越的研究才攻克。


RD-170火箭發動機最初是給暴風雪號航天飛機的能源號火箭用的

正是依靠這技術,RD-170的比衝值可以比美國自認為極限的F1火箭依舊高出11%,從而性價比非常突出。所以,在蘇聯解體後,美國才會對這個火箭如此感興趣,出資贊助了適合美國型號的改型RD-180(單預燃室雙噴管),還同意該發動機生產線放在俄羅斯,美國只買成品這樣“不平等協議”,只為獲得這一神器,將其應用在ATLAS火箭上,降低發射成本。
ATLAS-5


至於前段時間很火的馬克斯SpeaceX的重型獵鷹火箭的梅林-1D液氧煤油火箭發動機,馬克斯自己也承認是個弱點,其用27臺梅林-1D小發動機(比衝282,77噸的推力)幫一起湊的大推力完全是個作死行為啊,幫越多,可靠性越渣,當年毛子的N-1火箭就是死在這種情況下的啊。
重型獵鷹火箭結構圖


五嶽掩赤城

因為美國的更厲害的現在不生產了


天明遙遙山海關

俄國只是液氧煤油發動機比美國強而已。而液氫液氧發動機是美國的最強。 原因是俄國產高質量煤油。而美帝當時的煤油品質不如俄國,所以發展液氫液氧了。液氫液氧發動機的比衝比煤油高,但成本太貴,技術要求也更高。話說煤油液氧能實現的,液氫液氧也可以,而且性能更強,如果蘇俄停止供應發動機的話,美帝了不起繼續用液氫液氧就是了。


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