飛天圓夢——打造推舉火箭的不竭動力

1、飛天圓夢打造推舉火箭的不竭動力單擊此處添加標(biāo)題文字前 言熟悉這段視頻嗎？剛才播放的就是11月1日清晨，長征二號F型運載火箭發(fā)射神舟八號飛船的電視轉(zhuǎn)播畫面。近年來，電視屏幕上頻頻出現(xiàn)中國火箭發(fā)射衛(wèi)星、飛船的鏡頭，特別是神舟五號到神舟八號的升空，天宮一號與神舟八號成功交會對接的轉(zhuǎn)播，使億萬觀眾為偉大祖國的科技進(jìn)步感到自豪，激起了人們對航天的興趣和好奇心。中國航天這個曾經(jīng)看似神秘的事業(yè)也不經(jīng)意間走進(jìn)了千家萬戶。前 言看過火箭發(fā)射的人都有這樣的感受：起飛的火箭像一條怒吼的巨大火龍一般直沖云霄，在天空劃出美麗而又壯觀的軌跡。同時，人們也充滿了疑問：到底是什么力量能使這個重達(dá)幾百噸的龐然大物擺脫地球引力，

2、沖向太空？火箭發(fā)動機(jī)，對許多人來說是陌生而又神秘的它到底是什么？它和汽車發(fā)動機(jī)、飛機(jī)發(fā)動機(jī)有什么不同？它在宇宙飛行中有什么樣的作用？ 答案就是液體火箭發(fā)動機(jī)前 言揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗1液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”2書寫傳奇，打造中國航天金牌動力3打造綠色環(huán)保新動力，研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)4揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗讓我們從人類的飛天夢想說起 從古到今，飛向天空是人類的夢想和經(jīng)久不衰的話題。幾乎世界上每一個民族，都流傳著飛天的神話和傳說，這些神話傳說寄托了人類共同的美好愿望。中國神話嫦娥奔月嫦娥吃下了王母娘娘的仙丹，飛向月宮揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗 人類為什么不能飛離地面？是缺少一對

3、翅膀嗎？一些傳說中的英雄模仿鳥類，用人造翅膀飛行，但這些嘗試都失敗了。 實際上，由于生理上的局限，人類永遠(yuǎn)不可能用肌肉的力量在空中支持自身的重量。希臘神話代達(dá)羅斯的翅膀能工巧匠代達(dá)羅斯用蠟和羽毛做成翅膀，想要和他的兒子飛越大海，結(jié)果蠟被烈日烤化，羽毛紛紛掉落，他的兒子墜入大海。揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗 為了紀(jì)念古人的飛天夢想，很多太空計劃都以這些傳說和神話中的人物命名中國的“嫦娥”月球探測計劃英國的“代達(dá)羅斯”恒星探測計劃（后因難度太大被放棄）揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗要怎么才能離開地面，飛向天空呢萬有引力定律要離開地面，就必須克服地球引力！ 牛頓認(rèn)為，任何兩個物體間都有相互吸引力，引力的大小跟

4、它們的質(zhì)量成正比，跟他們之間的距離的平方成反比，這就是萬有引力定律。 由于人與地球質(zhì)量相差太懸殊，所以人總是被地球強(qiáng)大的引力束縛而 不能離開地面，要離開地面，就要克服地球引力。 如何才能克服地球引力呢？揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗如何達(dá)到第一宇宙速度？牛頓第二定律物體的加速度跟物體所受的合外力“F”成正比，加速度的方向跟合外力的方向相同。F=maaF 火箭就是靠火箭發(fā)動機(jī)來提供向前推進(jìn)的力“F”揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗一個充滿空氣的氣球，一旦松開口，空氣就從氣球內(nèi)向外噴出，氣球則沿反方向飛行，氣球之所以能“飛行”，是因為受到它“肚子”里排放出來的空氣的反作用力的推動?；鸺w

5、行的原理和氣球“飛行”的原理一樣，都是利用了物體的反作用力?；鸺岸亲印崩镅b有燃料，燃料在火箭發(fā)動機(jī)中燃燒產(chǎn)生大量熱量，變成急速膨脹的氣體，氣體從火箭發(fā)動機(jī)噴管猛烈噴出，火箭便在氣體噴發(fā)產(chǎn)生的反作用力下向前飛行了?；鸺l(fā)動機(jī)和汽車發(fā)動機(jī)、飛機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)的最大區(qū)別在于火箭發(fā)動機(jī)自帶燃燒劑和氧化劑（二者統(tǒng)稱推進(jìn)劑），不需要空氣中的氧氣來助燃，所以它不但能在大氣層內(nèi)，也能在大氣層外的太空中工作。這就是火箭能作為宇宙航行工具的主要原因。揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗 火箭發(fā)動機(jī)作為火箭、導(dǎo)彈和其他飛行器的動力源，能產(chǎn)生強(qiáng)大的推進(jìn)力，使火箭拔地而起，越飛越高，越飛越快，把衛(wèi)星、飛船或其他航天器送入太空；使導(dǎo)彈

6、能夠飛越千山萬水，擊中預(yù)定目標(biāo)。揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗1液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”2書寫傳奇，打造中國航天金牌動力3打造綠色環(huán)保新動力，研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)4液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”火箭發(fā)動機(jī)液體火箭發(fā)動機(jī)固體火箭發(fā)動機(jī)離子火箭發(fā)動機(jī)核能火箭發(fā)動機(jī)未 來現(xiàn)在的主力統(tǒng)稱化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)當(dāng)前使用最為廣泛的是化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)，它利用氧化劑和燃燒劑化合產(chǎn)生能量。在化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)中，按推進(jìn)劑形態(tài)可分為液體推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)、固體推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)和固液混合推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)。液體火箭發(fā)動機(jī)，是火箭推進(jìn)系統(tǒng)的“頂梁柱”，也是我國航天技術(shù)發(fā)展的“頂梁柱”。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”液體火箭發(fā)

7、動機(jī)使用液體推進(jìn)劑；液體推進(jìn)劑在發(fā)動機(jī)燃燒室里燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，從發(fā)動機(jī)噴管高速噴出，將熱能轉(zhuǎn)化為動能，產(chǎn)生反作用力，把火箭向前推進(jìn)。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”液體火箭發(fā)動機(jī)的優(yōu)點：性能高、適應(yīng)性強(qiáng)、工作安全可靠；推進(jìn)劑價格低廉、對環(huán)境污染較小、便于重復(fù)使用等。因此，液體火箭發(fā)動機(jī)是運載火箭、導(dǎo)彈和其他航天器的主要動力裝置，在航天推進(jìn)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位 。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”據(jù)計算，我國長征二號運載火箭一級發(fā)動機(jī)點火工作時，功率有1000萬千瓦。可以將2.5億只40瓦的燈泡點亮一小時。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”典型的火箭結(jié)構(gòu)中國長征

8、三號甲火箭結(jié)構(gòu)液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”現(xiàn)代火箭的發(fā)展得益于液體火箭發(fā)動機(jī)的誕生和應(yīng)用19世紀(jì)80年代，瑞典工程師拉瓦爾發(fā)明了拉瓦爾噴管。1903年，俄國學(xué)者、宇宙航行理論奠基人齊奧爾科夫斯基首先提出使用液體推進(jìn)劑。1926年1月，美國的戈達(dá)德研制成功以液氧、汽油為推進(jìn)劑的液體火箭發(fā)動機(jī)，并于同年3月16日進(jìn)行了世界上第一枚液體燃料火箭飛行試驗。這枚火箭僅飛行了2.5秒，飛行距離為56米，平均速度為103千米/小時，和現(xiàn)在汽車的平均速度差不多，但在火箭發(fā)展史上具有劃時代的意義。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”液體火箭發(fā)動機(jī)首先在導(dǎo)彈武器領(lǐng)域獲得應(yīng)用液體火箭發(fā)動機(jī)同鐵器、飛機(jī)等等偉

9、大的發(fā)明一樣，都首先被用于了戰(zhàn)爭，這不得不說是人類的悲哀。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國（現(xiàn)代火箭之父馮布勞恩）研制了世界上第一臺實用型液氧/酒精火箭發(fā)動機(jī)，應(yīng)用于彈道導(dǎo)彈的推進(jìn)系統(tǒng)，于是出現(xiàn)了為世人所熟知的V-2導(dǎo)彈，該導(dǎo)彈給英國、法國、比利時等國家?guī)砹司薮蟮臑?zāi)難。馮布勞恩V-2導(dǎo)彈二戰(zhàn)中的倫敦第二次世界大戰(zhàn)以后，美蘇兩國競相發(fā)展液體火箭和導(dǎo)彈，一系列液體火箭發(fā)動機(jī)相繼研制成功，裝備了第一代液體戰(zhàn)略導(dǎo)彈。1957年10月，蘇聯(lián)用液體火箭發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，并于1961年4月發(fā)射了載人飛船，使航天從理想變成了現(xiàn)實，人類進(jìn)入了開發(fā)空間和利用空間的新時代。低溫技術(shù)、高壓補(bǔ)燃技術(shù)、大面積比噴

10、管、燃燒穩(wěn)定裝置等技術(shù)的發(fā)展，使液體火箭發(fā)動機(jī)在性能、壽命、可靠性、適應(yīng)性等方面大幅度提高；液體火箭發(fā)動機(jī)品種也擴(kuò)展，功能從運載火箭的主要動力裝置擴(kuò)展到飛行器軌道的變換和修正、姿態(tài)控制以及外星球著陸；應(yīng)用范圍越來越廣，從運載火箭擴(kuò)展到各種衛(wèi)星、飛船、航天飛機(jī)和行星探測器等航天飛行器。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”隨著液體火箭推進(jìn)技術(shù)的日臻完善，大型運載火箭和航天飛機(jī)相繼研制成功，航天技術(shù)獲得迅速發(fā)展，人類真正進(jìn)入宇航時代?，F(xiàn)代先進(jìn)液體火箭發(fā)動機(jī)的代表美國航天飛機(jī)主發(fā)動機(jī)SSME液氧/液氫推進(jìn)劑俄羅斯能源號火箭RD-170發(fā)動機(jī)液氧/煤油推進(jìn)劑液體火箭發(fā)

11、動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”歷史證明，火箭發(fā)動機(jī)直接關(guān)系火箭發(fā)射的成敗航天事業(yè)充滿風(fēng)險和挑戰(zhàn)，幾乎所有發(fā)射運載火箭的國家都有過失敗的教訓(xùn)。在大多數(shù)的航天事故中，火箭發(fā)動機(jī)往往是罪魁禍?zhǔn)?。真可謂成也蕭何，敗也蕭何。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”1986年5月3日，美國德爾它型運載火箭，在卡拉維拉爾角航天發(fā)射場發(fā)射一顆價值5700萬美元的氣象衛(wèi)星，火箭起飛71秒后主發(fā)動機(jī)突然熄火，90秒時自毀。1997年5月20日，俄羅斯天頂2型運載火箭在拜科努爾發(fā)射場發(fā)射一顆宇宙號軍事衛(wèi)星，火箭起飛48秒后出現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障，導(dǎo)致火箭墜毀。1999年11月15日，日本H-2火

12、箭在發(fā)射“多功能運輸星”時，一級發(fā)動機(jī)提前關(guān)機(jī)，造成第二級火箭及有效載荷墜入太平洋。2002年12月11日，歐洲阿里安5的一種改進(jìn)型運載火箭進(jìn)行首次發(fā)射，火箭起飛3分鐘后，發(fā)動機(jī)意外關(guān)機(jī)，火箭落入太平洋，損失兩顆衛(wèi)星?；鸺l(fā)動機(jī)直接關(guān)系到火箭發(fā)射的成敗?；鸺l(fā)動機(jī)故障往往屬于成敗型，任何一個故障，哪怕是小小的故障，都可能導(dǎo)致發(fā)射失敗，甚至箭毀人亡的災(zāi)難性事故。據(jù)統(tǒng)計，從1984年1月1日至1994年12月31日，世界各國共發(fā)射運載火箭1176次，其中失敗43次，發(fā)射成功率約為96%。在造成發(fā)射失敗的系統(tǒng)故障中，動力裝置系統(tǒng)占據(jù)首位。20世紀(jì)航天發(fā)展的歷史證明，沒有液體火箭發(fā)動機(jī)的迅猛發(fā)展，就不

13、可能研制出先進(jìn)的航天運載器。展望新世紀(jì)，液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展仍將是影響航天運載器發(fā)展的主要因素，世界各航天大國仍然將液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展放在航天事業(yè)發(fā)展的首位。如果說航天飛機(jī)主發(fā)動機(jī)的研制成功使航天飛機(jī)成為可能，那么新一代更先進(jìn)的液體火箭發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，將使航天運載器進(jìn)入一個新的發(fā)展時期，飛向更高、更遠(yuǎn)的星空。液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”值得一提的是，翻開世界航天發(fā)射的記錄，由中國航天推進(jìn)技術(shù)研究院研制生產(chǎn)的液體火箭發(fā)動機(jī)參加了我國長征火箭的歷次發(fā)射，卻一直保持了參試成功率百分之百的不敗記錄書寫了世界航天發(fā)展史上的傳奇，被譽(yù)為中國航天的“金牌動力”。下面，就讓我們一起來回顧中國液

14、體火箭發(fā)動機(jī)成長和發(fā)展的歷史液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗1液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”2書寫傳奇，打造中國航天金牌動力3打造綠色環(huán)保新動力，研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)4書寫傳奇，打造中國航天金牌動力1956年11月23日，我國第一個液體火箭發(fā)動機(jī)研究機(jī)構(gòu)正式成立。從那天開始，有一大批的航天人踏上了打造優(yōu)質(zhì)火箭發(fā)動機(jī)的征程，在50多年艱苦奮斗、頑強(qiáng)拼搏的歲月里，液體火箭發(fā)動機(jī)研制者有過勝利的歡欣，有過挫折的苦澀，但所有的一切都深深地留在液體火箭發(fā)動機(jī)研制者的記憶里。書寫傳奇，打造中國航天金牌動力1958年我國航天事業(yè)還在仿制階段時，發(fā)動機(jī)設(shè)計部300多人全擠

15、在一間舊飛機(jī)庫里辦公。機(jī)庫屋頂是薄鐵皮搭建的，除兩扇推拉天門外，別無門窗。夏季太陽一曬，悶熱如蒸籠；冬季北風(fēng)一刮，寒冷似冰窖。科研人員就在這樣艱苦的條件下，開始了發(fā)動機(jī)的仿制工作。我國液體火箭發(fā)動機(jī)的研制經(jīng)歷了一條從仿制到自行設(shè)計、獨立研制的發(fā)展道路 正當(dāng)仿制工作進(jìn)行關(guān)鍵時期，蘇聯(lián)突然撕毀協(xié)議，撤走專家，中斷了后續(xù)圖紙治療、器材和設(shè)備的供應(yīng)，使仿制工作遇到很大困難。但是科研人員發(fā)揚(yáng)自力更生、奮發(fā)圖強(qiáng)的精神，獨立承擔(dān)起發(fā)動機(jī)的研制任務(wù)。書寫傳奇，打造中國航天金牌動力飛向太平洋作為我國液體火箭發(fā)動機(jī)研制中心的中國航天推進(jìn)技術(shù)研究院，在三線建設(shè)時期，廣大研制人員長期地處秦嶺深山，生活條件非常艱苦，曾

16、經(jīng)三次遭受洪水泥石流災(zāi)害，但沒有一個人叫苦也沒有一個人叫累，大家齊心協(xié)力戰(zhàn)勝自然災(zāi)害，完成了以遠(yuǎn)程火箭發(fā)動機(jī)為代表的科研生產(chǎn)任務(wù)，書寫了可歌可泣的動人篇章。書寫傳奇，打造中國航天金牌動力直到20世紀(jì)80年代后期開始，大家才開始脫險調(diào)遷，在那個時期，廣大科研人員邊建設(shè)、邊搬遷、邊科研生產(chǎn)，展現(xiàn)出了航天人良好的精神面貌。書寫傳奇，打造中國航天金牌動力走出一條不同尋常的液體火箭發(fā)動機(jī)自主創(chuàng)新之路目前，我國液體火箭發(fā)動機(jī)已躋身美、俄、法等世界航天大國之列，發(fā)動機(jī)的技術(shù)性能和可靠性達(dá)到了世界先進(jìn)水平，使我國成為世界上少數(shù)幾個掌握液體火箭發(fā)動機(jī)核心技術(shù)、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國家。書寫傳奇，打造中國航天金

17、牌動力在半個世紀(jì)的發(fā)展歷程中，我國先后研制成功了60余種液體火箭發(fā)動機(jī)，推進(jìn)劑從常規(guī)低溫推進(jìn)劑、高能常溫推進(jìn)劑到高能低溫推進(jìn)劑，功能從主發(fā)動機(jī)到助推、上面級、游動和姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)書寫傳奇，打造中國航天金牌動力應(yīng)用于彈、箭、星、船等各種用途，已成功地將上百顆衛(wèi)星和8艘神舟號飛船送入預(yù)定軌道，走出了一條不同尋常的液體火箭發(fā)動機(jī)自主創(chuàng)新之路。飛向太平洋東方紅一號載人航天嫦娥工程書寫傳奇，打造中國航天金牌動力一筆寶貴的精神財富航天精神崢嶸歲月煉振興，風(fēng)雨征程鑄精魂。在50多年的發(fā)展史中，有一股推動航天事業(yè)發(fā)展的精神動力一直在源遠(yuǎn)流傳，那就是“自力更生，艱苦奮斗，大力協(xié)同，無私奉獻(xiàn)，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實，勇于攀登”

18、的航天精神，“熱愛祖國、無私奉獻(xiàn)，自力更生、艱苦奮斗，大力協(xié)同、勇于登攀”的“兩彈一星”精神和“特別能吃苦，特別能戰(zhàn)斗，特別能攻關(guān)，特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神，它們是我國航天事業(yè)發(fā)展的精神動力，也是液體火箭事業(yè)發(fā)展的法寶。周總理十六字方針嚴(yán)肅認(rèn)真 周到細(xì)致穩(wěn)妥可靠 萬無一失航天精神自力更生 艱苦奮斗大力協(xié)同 無私奉獻(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實 勇于攀登書寫傳奇，打造中國航天金牌動力載人航天精神特別能吃苦 特別能戰(zhàn)斗特別能攻關(guān) 特別能奉獻(xiàn)熱愛祖國 無私奉獻(xiàn) 自力更生艱苦奮斗 大力協(xié)同 勇于攀登“兩彈一星”精神揭開火箭發(fā)動機(jī)的神秘面紗1液體火箭發(fā)動機(jī)航天推進(jìn)系統(tǒng)“頂梁柱”2書寫傳奇，打造中國航天金牌動力3打造綠色環(huán)

19、保新動力，研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)4打造綠色環(huán)保新動力 研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)隨著人類活動對環(huán)境的破壞，我們賴以生存的地球變得不堪重負(fù)環(huán)境污染、全球變暖問題也越來越被人們重視打造綠色環(huán)保新動力 研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)的液體火箭發(fā)動機(jī)使用偏二甲肼作為燃料，四氧化二氮作為氧化劑。二者都有劇毒，對我們液體火箭發(fā)動機(jī)的科研人員乃至人類的生存環(huán)境構(gòu)成巨大的風(fēng)險。偏二甲肼易爆，易溶于水，劇毒，致癌；易通過皮膚吸收。四氧化二氮劇毒，且有腐蝕性；易分解為二氧化氮，具有神經(jīng)麻醉的毒性。打造綠色環(huán)保新動力 研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)20世紀(jì)90年代，美國、俄羅斯、歐洲和日本均研制出了成本低、可靠性高、性能高

20、、無毒、無污染的新一代大推力液體火箭發(fā)動機(jī)，采用這些發(fā)動機(jī)的運載火箭陸續(xù)進(jìn)入國際發(fā)射市場。美國日本俄羅斯歐洲打造綠色環(huán)保新動力 研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動機(jī)為了跟蹤世界先進(jìn)水平，保持我國在航天領(lǐng)域的應(yīng)有地位，提高航天技術(shù)的競爭力，我國選擇確定了以120噸級液氧煤油高壓補(bǔ)燃發(fā)動機(jī)和50噸級液氫液氧發(fā)動機(jī)作為航天運載技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的突破口，以實現(xiàn)我國液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)高起點、跨越式發(fā)展。50噸級液氫液氧發(fā)動機(jī)這兩種發(fā)動機(jī)采用液氫、液氧、煤油這些無毒、無污染的推進(jìn)劑，可以從根本上消除有毒推進(jìn)劑對科研人員健康的損害，徹底解決環(huán)境污染問題。這兩種環(huán)保型發(fā)動機(jī)在我國新一代大型運載火箭總的應(yīng)用，使運載火箭行業(yè)變成了環(huán)保型的行業(yè)。打造綠色環(huán)保新動力 研發(fā)新一代運載火箭發(fā)動