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自古以來,用兵有個老規矩:“兵馬未動,糧草先行”。中(zhong)國(guo)古(gu)代(dai)的(de)戰(zhan)爭(zheng)基(ji)本(ben)都(dou)是(shi)靠(kao)人(ren)力(li),在(zai)那(na)個(ge)冷(leng)兵(bing)器(qi)時(shi)代(dai),將(jiang)士(shi)們(men)征(zheng)戰(zhan)四(si)方(fang)長(chang)途(tu)跋(ba)涉(she)要(yao)消(xiao)耗(hao)一(yi)定(ding)的(de)體(ti)力(li),糧(liang)草(cao)在(zai)軍(jun)隊(dui)作(zuo)戰(zhan)中(zhong)具(ju)有(you)舉(ju)足(zu)輕(qing)重(zhong)的(de)地(di)位(wei)。那(na)麼(me)對(dui)於(yu)現(xian)代(dai)探(tan)索(suo)太(tai)空(kong)的(de)長(chang)征(zheng)係(xi)列(lie)家(jia)族(zu)來(lai)說(shuo),火(huo)箭(jian)的(de)“糧草”又是什麼呢?火箭是如何“加油”的?

火箭的推進劑
現代火箭看似複雜,原理其實非常簡單,早在17世紀,牛頓就很清晰地進行了描述:如果以一定速度向後拋出一定質量,就會受到一個反作用力的推動,向前加速。
現代火箭向後拋出一定質量是靠火箭發動機來完成的。火箭發動機點火以後,推進劑(液體的或固體的燃料和氧化劑)在發動機燃燒室裏燃燒,產生大量高壓氣體;高壓氣體從發動機噴管高速噴出,對火箭產生的反作用力,使火箭沿氣體噴射的反方向前進。
為了產生足夠的反作用力,火箭的推進劑至關重要,目前最常用的化學能火箭,可以分為液體推進劑火箭、固體推進劑火箭和固-液混合推進劑火箭。在我國現役的長征係列運載火箭中,除“長十一”火箭(CZ-11)外,其他均為液體運載火箭。

長征十一號運載火箭在海上發射
液體火箭是如何加注燃料的?
我國新一代運載火箭廣泛采用液氫、液氧低溫推進劑,典型的就如長征五號係列(CZ-5、CZ-5B)。推(tui)進(jin)劑(ji)加(jia)注(zhu)是(shi)液(ye)體(ti)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)發(fa)射(she)組(zu)織(zhi)過(guo)程(cheng)的(de)重(zhong)要(yao)操(cao)作(zuo),其(qi)目(mu)的(de)是(shi)將(jiang)地(di)麵(mian)貯(zhu)存(cun)的(de)推(tui)進(jin)劑(ji)按(an)需(xu)求(qiu)輸(shu)送(song)至(zhi)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)貯(zhu)箱(xiang)中(zhong)。相(xiang)對(dui)於(yu)常(chang)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji),低(di)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji)具(ju)有(you)超(chao)低(di)溫(wen)、易相變等特點,加注過程更為複雜。
低溫推進劑的加注方法主要分為擠壓式加注和泵壓式加注兩種。前者常用於密度較小的推進劑(如液氫),後者用於密度較大的推進劑(如液氧)。低溫推進劑易相變消耗,因此往往將推進劑加注操作置於火箭發射日,且盡量臨近發射時刻;另一方麵,推進劑溫度波動會引起物性參數變化,對火箭發動機的性能產生影響。
為(wei)了(le)確(que)保(bao)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)性(xing)能(neng),加(jia)注(zhu)過(guo)程(cheng)往(wang)往(wang)會(hui)對(dui)推(tui)進(jin)劑(ji)溫(wen)度(du)提(ti)出(chu)較(jiao)強(qiang)的(de)約(yue)束(shu)性(xing)要(yao)求(qiu)。然(ran)而(er),貯(zhu)箱(xiang)內(nei)推(tui)進(jin)劑(ji)溫(wen)度(du)實(shi)際(ji)又(you)受(shou)到(dao)加(jia)注(zhu)過(guo)程(cheng)及(ji)停(ting)放(fang)時(shi)間(jian)的(de)顯(xian)著(zhu)影(ying)響(xiang)。因(yin)此(ci),確(que)定(ding)低(di)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji)加(jia)注(zhu)策(ce)略(lve)是(shi)低(di)溫(wen)液(ye)體(ti)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)發(fa)射(she)流(liu)程(cheng)組(zu)織(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)環(huan)節(jie)之(zhi)一(yi)。鑒(jian)於(yu)低(di)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji)的(de)特(te)性(xing)和(he)係(xi)統(tong)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao),目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)外(wai)運(yun)載(zai)火(huo)箭(jian)在(zai)低(di)溫(wen)推(tui)進(jin)劑(ji)的(de)加(jia)注(zhu)過(guo)程(cheng)上(shang)普(pu)遍(bian)按(an)照(zhao)典(dian)型(xing)的(de)4個階段實施:
(1)小流量加注階段。該階段實現對箭上貯箱係統的預冷,避免貯箱處於熱狀態下的急冷,同時防止貯箱超壓。
(2)大流量加注階段。貯箱預冷至一定程度後,為減少加注時間而提高加注流量。
(3)減速加注階段。加注至一定液位後為了確保推進劑的加注精度,降低加注速度。
(4)停放補加階段。為適應箭上飛行需要,補充停放期間蒸發消耗的推進劑。

采用液氫、液氧低溫推進劑的長征五號火箭
火箭發射點火時,為何會冒煙?
很多人都注意到,我國新一代運載火箭長征五號、長征七號(CZ-5、CZ-7)fasheshi,huimaochudaliangdebaiyan。zhegebaiyanzhuyaoyouliangbufengoucheng,dabufenshishuizhengqi,haiyouyixiaobufenshiranliaoranshaohouchanshengde。xinyidaiyunzaihuojiancaiyongwuduwuwurandeyeqing、液氧、煤油作為燃料,液體和氣體狀態的氧都是無色的,燃料的不充分燃燒會帶來少量白煙。

長征三號乙運載火箭點火發射
火箭發射點火時,哪裏來的水蒸氣?
新一代火箭點火發射時,箭體尾部噴出的火焰“直擊”發射平台,使發射平台表麵溫度瞬間接近3000攝氏度,即使火箭發射平台由特殊材料製成,表麵有防熱塗層,也很難承受如此高的溫度。
因此,新一代運載火箭的發射塔上,設有一個能容納600噸水的水箱,在火箭發射時,水箱中的水通過“大流量噴水降溫降噪係統”技術,在火箭飛到5米高以後向箭體尾部火焰中心噴水,噴水量達400噸,這些水會在瞬間被汽化。
bujinruci,xinyidaiyunzaihuojiandengdaiqifeihefeixingshi,huojiancebiyehuimaochusisibaiyan。zaihuojianshoufeishi,youbushaoguanzhongdiyicikandaozhezhongqingjing,danxinshibushiranliaoxielu。
其實不是的,這是因為火箭使用的是低溫貯存的液氫液氧燃料,液氫溫度為零下253攝氏度,液氧為零下183攝氏度,所以新一代運載火箭又被成為“冰箭”。這(zhe)些(xie)燃(ran)料(liao)使(shi)得(de)火(huo)箭(jian)內(nei)部(bu)是(shi)遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)冰(bing)點(dian)的(de)超(chao)低(di)溫(wen),在(zai)與(yu)外(wai)界(jie)空(kong)氣(qi)接(jie)觸(chu)時(shi),就(jiu)好(hao)像(xiang)夏(xia)天(tian)在(zai)屋(wu)裏(li)放(fang)了(le)一(yi)塊(kuai)冰(bing)。雖(sui)然(ran)火(huo)箭(jian)外(wai)殼(ke)有(you)真(zhen)空(kong)隔(ge)絕(jue)層(ceng)進(jin)行(xing)保(bao)溫(wen),但(dan)還(hai)是(shi)會(hui)看(kan)到(dao)少(shao)量(liang)白(bai)煙(yan)。

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