長征三號甲系列火箭為什麼採用兩種推進劑

天天讀報會 發佈 2020-06-15T00:42:56+00:00

長征三號甲系列火箭作為我國高強密度發射的「主力」,是我國目前高軌道上發射次數最多、成功率最高的火箭系列,由長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙三種低溫液體運載火箭組成。

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  6月16日,長征三號乙運載火箭將搭載我國北斗三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星,於西昌衛星發射中心發射。

  長征三號甲系列火箭作為我國高強密度發射的「主力」,是我國目前高軌道上發射次數最多、成功率最高的火箭系列,由長征三號甲、長征三號乙、長征三號丙三種低溫液體運載火箭組成。

  執行本次任務的火箭要「吃」兩種燃料

  長三甲系列火箭在設計時採用了兩種不同類型的推進劑,分別是常規推進劑、低溫推進劑。

  常規推進劑是由四氧化二氮和偏二甲肼組合而成的「二元推進劑」,是我國長征系列火箭早期採用的推進劑,具有使用方便、安全性好的特點,一般用做火箭一級、二級的推進劑。

  低溫推進劑由液氧和液氮組合而成,氫氧推進劑具有高能量特性和無毒無污染等突出優勢,是目前已知火箭化學推進劑組合中能量最高的。相比其他化學推進劑組合,在同等加注規模下,氫氧組合的「百公里油耗更低」,火箭能跑得更遠,有效載荷更大。但是由於控制液態氫氧燃燒的難度極大,多用於高能末級火箭推進劑。

  此外,氫氧發動機具有環保、可多次起動、可靠性高等優點,代表了世界先進宇航動力水平,是衡量一個國家航天技術先進的標誌之一。

  給火箭加注燃料還有「保質期」?

  對於液體火箭而言,液態推進劑存在易揮發、腐蝕等風險,因此在臨發射之前加注完成後,必須在一定時間內發射出去。

  執行此次任務的長征三號乙運載火箭是長三甲系列火箭中運載能力最大的一型火箭。該系列火箭的助推器、一子級、二子級均採用四氧化二氮+偏二甲肼的常規推進劑組合,而第三子級採用液氧+液氫的低溫推進劑組合。以常溫推進劑四氧化二氮和偏二甲肼為例,它們加注後存儲周期是7天左右;而低溫推進劑液氫、液氧,它們的存儲周期則只有1天。

  低溫燃料加注提早幾分鐘也會有影響

  長三乙利用液氫和液氧燃燒做功,涉及困難很多。極低溫的液氫和液氧,必須在臨近發射前才能加注,多提早幾分鐘也會有影響,因此衛星的發射窗口是一個挑戰。

  對於長三乙火箭發射,低溫燃料加注預計會在發射前7小時開始,發射前4分半時完成。

  除了加注的時間,加注量也有「講究」。由於火箭執行不同任務時,所需的推進劑加注量也不同,而推進劑加注量的多少要通過液位點的傳感器來檢測。增加一個液位點,就可以使火箭推進劑加注量更加靈活,滿足不同任務需求,提高火箭對任務的適應性。

  從2000年發射首顆北斗導航試驗衛星起,20年間長三甲系列火箭伴隨北斗系統建設發展的每一步,是名副其實的「北斗專列」。

央視

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