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[发动机] 我国液氧甲烷发动机进展(60吨级液氧甲烷发动机首次试车成功)

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东方红 发表于 2011-6-18 22:47 | 显示全部楼层
这个60吨级液氧甲烷发动机可能是给可重复使用运载器的,即一院的小型航天飞机方案,助推级采用YF-100液氧煤油发动机,以前有介绍,但一直没有透露上面级发动机情况。

点评

期待中  发表于 2011-6-19 13:40
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zs305 发表于 2011-6-18 23:36 | 显示全部楼层
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joki 发表于 2011-6-19 09:45 | 显示全部楼层

请教下东方红版主,921计划飞船方案胜出后,当年提出的各种航天飞机方案还在进行中吗?从各方面消息看,似乎也只是预研,10年内真有立项的可能么?
另外,搞复用技术,轨道器不带主发动机比较利于降低难度。可是火箭助推不复用、芯级反倒搞复用是不是有些奇怪?而且60吨级液氧甲烷发动机用于芯级似乎推力太小,3.35m模块只能塞2台、5m模块最多也就塞4台。用于替换现有的CZ7、CZ5芯级后只怕运力不升反降。
私以为,如果追求尽快突破,应该从不带主发动机的小型航天飞机起步、第一阶段火箭仍为一次性使用,进而搞火箭助推复用、芯级复用。如果是追求高技术、实现真正的复用,那么就应该搞带主发动机的中型航天飞机,火箭助推、芯级也搞复用。
而现有信息组合下来的结果却是:1、芯一级复用;2、轨道器(不含主发动机)复用。3、助推一次性使用;4、二级/上面级一次性使用。
这样设计的目的是什么?

点评

二级回收困难不假,但是远远谈不上廉价。二级运载火箭的二子级,占成本超过50%。  发表于 2012-6-11 12:06
二级/上面级一次性使用 因为比较廉价而且回收困难。  发表于 2012-6-11 10:57
snowtiger 发表于 2011-6-19 13:34 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2011-6-19 09:45
请教下东方红版主,921计划飞船方案胜出后,当年提出的各种航天飞机方案还在进行中吗?从各方面消息看,似 ...

偶觉得吧,轨道器不带主发动机很正常,心一级复用,感觉是为了让3.35米复用模块能挂靠在这个项目下面开搞而玩的小把戏,实际上万一搞不过,把做助推的一次性模块拿来当芯级肯定也没问题。至于二级嘛,偶只能说,这个小航天飞机下面挂靠的东西真多啊
snowtiger 发表于 2011-6-19 13:41 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
实际上偶更关心这个小航天飞机能有多大,芯级一对yf100还带复用,就算助推再捆四个yf100,上面顶俩甲烷机(如果甲烷真是基于yf77搞得,能不能塞进3.35米模块还是问题……)最后这个小家伙满打满算可能也就十六七吨顶天……真不如老老实实搞飞船……当然要是为日后水平起降两级载具打前站算我没说……
joki 发表于 2011-6-19 20:57 | 显示全部楼层
snowtiger 发表于 2011-6-19 13:41
实际上偶更关心这个小航天飞机能有多大,芯级一对yf100还带复用,就算助推再捆四个yf100,上面顶俩甲烷机( ...

3.35m芯二级装2台60吨级甲烷机恐怕不行,二级烧300s的话,整箭长径比会超20。芯二级最多也就一台60吨级甲烷机,不过这样的改型LEO运力跟现在的CZ7差不多,加上二级复用技术上更加困难,实在没啥性价比可言。
老兄说的没错,可能真是借复用运载器之名,底下尽量多挂靠些研究项目。私以为,如果助推、芯一级不变,二级也就没必要折腾甲烷机。高不成低不就的,干脆芯二级一台YF77算了,也可以打17吨级的小型航天飞机。真要为“日后水平起降两级载具打前站”的话,我看直接CZ7四助推版顶追梦那样的小升力体算了。
若为甲烷机生存找出路,或许可以搞3.35m芯一级塞2台60吨级甲烷机+4个3.35m双YF100模块、芯二级一台60吨甲烷机,LEO20吨以上,再夹杂点复用什么的,也算是填补了内陆发射场的空白。
snowtiger 发表于 2011-6-19 22:39 | 显示全部楼层
joki 发表于 2011-6-19 20:57
3.35m芯二级装2台60吨级甲烷机恐怕不行,二级烧300s的话,整箭长径比会超20。芯二级最多也就一台60吨级甲 ...

追梦者那个小玩意说实话吧总觉得磕碜了点。大米这些商业航天项目指标都很吓人,个人认为技术先进是一方面,有些地方或许免不了相比国家队产品有所取舍。土鳖未来的小航天飞机尺寸上照着赫尔墨斯搞偶觉得就很好了,没必要太阳春。毕竟大米毛子都是直奔短平快的大飞船,我鳖大方向上已经是超前发展了,小地方再抠门也不合适。另外琢磨了下,3.35米复用模块做助推器可能更好,芯级节流换燃烧时间,助推器提供fuel cross feeding,载荷好像还能更大点
joki 发表于 2011-6-20 09:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 joki 于 2011-6-20 12:42 编辑
snowtiger 发表于 2011-6-19 22:39
追梦者那个小玩意说实话吧总觉得磕碜了点。大米这些商业航天项目指标都很吓人,个人认为技术先进是一方面 ...

如果要尽快突破小型航天飞机/升力体,追梦其实是个不错的参考对象。虽然简朴了点,但起码也实现了轨道器复用、升力体机身、低过载返回、跑道降落几大指标。而且可以直接使用酒泉发射场载人航天设施以及设计中的CZ7,开发周期、费用、技术风险最低。当然受国内技术水平和空间站目标所限,并不一定要塞7个人那么多,设计为4~6人灵活配置比较现实些。
挑战者事件后赫尔墨斯强化了安全性,最终设计指标是装3个人带3吨货、且拥有一定的自持力,以至于重量从原始设计的13.1~16.7吨(载6人、4.5吨货)飙升到21吨以上。现在看来这种理念可能已经有些落伍了,近地载人飞行器就是个太空taxi,搞什么皮卡。运货交给货运飞船、长期在轨交给救生飞船呗。
土鳖要是照着赫尔墨斯的量级搞,硬要在酒泉发射,就只能上马CBC构型CZ7(3.35米芯级捆4个3.35米助推),可惜一级发动机多了点,10台。不过打赫尔墨斯那样的倒是足够了,没必要再上cross-feed,嫌系统复杂度不够么,呵呵。真要提高运力,储箱上2195铝锂合金吧,减重且不增复杂性,还有利于复用。
i2000s 发表于 2011-9-5 13:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 i2000s 于 2011-9-5 13:12 编辑
若为甲烷机生存找出路,或许可以搞3.35m芯一级塞2台60吨级甲烷机+4个3.35m双YF100模块、芯二级一台60吨甲烷机,LEO20吨以上,再夹杂点复用什么的,也算是填补了内陆发射场的空白。
这个配置未免用了太多甲烷机了吧,不如一级用个大的花冻鸡
匿名
匿名  发表于 2011-9-5 13:10
joki 发表于 2011-6-20 09:54
如果要尽快突破小型航天飞机/升力体,追梦其实是个不错的参考对象。虽然简朴了点,但起码也实现了轨道器复 ...

赫尔墨斯这东西真要实施了嘛?好久没有宣传鸟

点评

Hermes在90年代初ESA战略调整中放弃了  发表于 2011-9-5 14:36
rottenweed 发表于 2011-9-5 13:16 | 显示全部楼层
说起来,土卫六表面的“海洋”大概主要是甲烷/乙烷混合液体。

点评

参考:航天动力发展的生力军_液氧甲烷火箭发动机 《航天制造技术》2011.4 [url]http://www.9ifly.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=6475&fromuid=16188[/url]  发表于 2011-9-6 01:26
甲烷发动机的研发估计就是为了可重复利用的航天飞机/空天飞机准备的,毕竟这些集合的最终目的都是廉价,可重复使用。至于其他星球的气体成分,应该不在我们考虑范围,直接提取的技术目前未必有过论证。参考:航天动力   发表于 2011-9-6 01:25
duyu 发表于 2012-6-8 09:10 | 显示全部楼层
甲烷液氧发动机的好处:
1.甲烷最便宜,比煤油都便宜。
2.和煤油比:
  2.1.理论上甲烷比煤油能够提高多3%,也就是十多秒的比冲,用在上面级或芯级还是很有用的
  2.2.甲烷可以采用富燃循环,而煤油则得用富氧循环,对材料要求高。虽说我国解决了富氧循环的材料问题,但还是不令人放心。而且富燃循环的材料可以更轻。
3.和液氢比:
  3.1.甲烷的密度比冲比液氢高很多。
  3.2.液氢的沸点太低,保存太困难,无法用在飞船上。
  3.3.液氢和液氧的密度差别太大,液氢液氧发动机的燃料和氧化剂必须要用不同的涡轮驱动的泵,液氢泵的转速要高很多。而甲烷和液氧可以用同一涡轮驱动的泵,可简化发动机结构。

不知道这个60吨的甲烷发动机在YF-77上的改动有多大。相信重新设计的要比简单改动的性能高很多。

点评

很多天体上都有甲烷,且甲烷沸点较高适合空间环境中长时间储存,很适合做星际登陆仓火箭发动机。  发表于 2012-6-8 15:34
joki 发表于 2012-6-8 10:20 | 显示全部楼层
甲烷密度比冲低,燃气发生器循环的液氧甲烷机综合性能不如补燃循环液氧煤油机。在煤油机已经上位的情况下,甲烷机将来能否有出头之日,还得看低压补燃循环液氧甲烷机的综合性能表现,二者性能相当的情况下具有更好的复用性,或许可以有所突破。否则还是集中精力搞液氧煤油吧,先把悲催的干重减下来。
纸飞机 发表于 2012-6-8 13:33 | 显示全部楼层
duyu 发表于 2012-6-8 09:10
甲烷液氧发动机的好处:
1.甲烷最便宜,比煤油都便宜。
2.和煤油比:

我觉得吧,燃料便宜的那点钱真不算啥
倒是要增加一个甲烷加注设备花的钱可能更多
而且另一方面,煤油也不是一定要富氧,又没说一定要补燃的
液氢液氧用同一个泵也不是不行,RD-0120不就是么
陷阱 发表于 2012-6-8 19:48 | 显示全部楼层
有实用甲烷发动机么?

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截至目前为止,全球范围内都没有。  发表于 2012-6-8 22:00
duyu 发表于 2012-6-9 05:03 | 显示全部楼层
根据查到的数据(密度、混合比、比冲等)计算煤油、甲烷和液态氢的体积比冲如下:

        RP-1        CH4        H2
混合比        2.56        2.8        5.5
密度        0.81        0.423        0.0678
液氧密度        1.141        1.141        1.141
海平面比冲        2941        3034        3816
真空比冲(40:1喷口)        3510        3615        4462
海平面体积比冲        3010.154213        2392.916348        1267.476372
真空体积比冲        3592.533589        2851.151153        1482.043913

注:比冲单位为牛顿秒每公斤,体积比冲单位为牛顿秒每升
jj766 发表于 2012-6-9 09:05 | 显示全部楼层
shuchunyong 发表于 2010-10-9 23:53
和液氢液氧比有何优势??????

有没有液氢液氟的

点评

液氧液氟太危险,这两种气体以混合就发生剧烈反应。氟气有毒,也比较难控制。  发表于 2012-7-20 10:50
duyu 发表于 2012-6-11 06:51 | 显示全部楼层
jj766 发表于 2012-6-9 09:05
有没有液氢液氟的

液氢液氟理论上的比冲比液氢液氧略高。但氟有毒,且腐蚀性极强,很难储存。所以没有实用的液氢液氟火箭发动机。(据说老毛子做过这方面的研究与尝试)
jj766 发表于 2012-6-11 09:43 | 显示全部楼层
duyu 发表于 2012-6-11 06:51
液氢液氟理论上的比冲比液氢液氧略高。但氟有毒,且腐蚀性极强,很难储存。所以没有实用的液氢液氟火箭发 ...

请问理论比冲最高的双元液体推进剂组合是哪种

点评

好象就是液氢液氟。  发表于 2012-6-11 15:22
schlieffen 发表于 2012-6-11 16:33 | 显示全部楼层
二级价格占火箭一半应该是算入了控制系统,有可复用的轨道器的话这部分可以集成在轨道器里面重复使用,就像航天飞机一样
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