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火箭发射时引线熄灭了应该怎么办? 第1页

  

user avatar   qiu-ming-shan-lao-si-ji-2-9 网友的相关建议: 
      

谢邀

首先,题主的求真精神值得鼓励,确实是一个值得探讨的问题。

但是问题下面的其他回答却对题主冷嘲热讽,难道现在互联网对人的要求已经这么高了,在网上拥有求知精神也错了吗?

先通俗了解一下火箭发动机。火箭发动机分为液体和固体。液体发动机可以类比成煤气灶,固体可以类比成窜天猴。所以因为他们的构造都不一样,所以点火方式也有很大的差别。

但是题主提问的“引线熄灭”几乎不会发生,火箭发射时威胁更大的,是点火时的发动机停机。所以我来分享一下火箭的几种点火方法,来对火箭点火发射形成一个较为全面的认知。


首先说液体发动机。

目前最主流的液氧煤油发动机、氢氧发动机、液氧甲烷发动机,是使用火花塞点火,也就是常说的“电火炬”。电火炬拥有一个小型点火器燃烧室,发射时先通过电火花点燃电火炬的小型燃烧室,在用其产生的火焰点燃火箭的主燃烧室。燃烧室点燃后电火花关闭,点火器的燃烧室开始为主燃烧室提供稳定火源。

电火炬长这样:


此外,一部分液氧煤油发动机是靠三乙基铝等等化合物启动。发射前把三乙基铝化合物装进一个玻璃管,安置在火箭发动机管路内并隔绝空气,等到发射时敲碎玻璃管,化合物接触空气开始燃烧完成点火(发射时仔细看可以有绿光)。如果发动机仅仅停机几秒,在燃烧室可以继续点火。但如果需要二次启动,就需要安装多个点火剂了。比如咱们中国航天大名鼎鼎的YF-100,和美国SpaceX公司猎鹰火箭的梅林发动机,就是用的这种点火技术。

以长征五号为例,因为助推器使用YF-100液氧煤油发动机,需要点火剂点火,而芯一级使用YF-77氢氧发动机,需要电火炬点火。所以我们在观看长征五号发射时,会看见电火炬和绿光同时存在。

因为使用点火剂的这种方法也可以多次启动发动机。所以猎鹰火箭回收时梅林发动机二次点火就是用的这种技术,通过阀门控制启动燃料的加注,实现回收前的二次启动。



而“毒发”使用的自燃推进剂(例如偏二甲肼与二氧化氮),点火的方法就有点粗暴了,是燃烧剂和氧化剂混合自行点火,发射时直接打开阀门产生化学反应,就能自动点火了。我国早期的一系列型号火箭就是采用此点火方式,如果发射时产生橘红色火焰,就是这种点火方式。

比如俄罗斯的质子火箭:


那么有没有题主说的简单粗暴点火方法呢?答案是有的。俄罗斯的联盟火箭,点火方式则和题主说的很相似。它是直接用木棍点火!联盟号发射时,一共有32个喷嘴需要点火。并且需要让这些喷嘴同时点火,否则很容易发生发射事故。所以以上主流的点火方法,对于联盟火箭来说并不适用。苏联科学家于是对症下药,开发了简单粗暴火柴棒点火。通过将32个火柴对准32个喷嘴,从而实现同时点火。

这是联盟火箭密密麻麻的发动机喷嘴。可见采用常规点火方式点火会有多难。


再说固体发动机。

固体火箭发动机点火,可以将高速热气体吹入火箭进行点火。详细来说就是固体发动机的顶端会有一个用于点火的火药棒,发射点火时燃料棒通过燃烧产生高速高温气体吹入固体发动机空腔内,使固体发动机均匀点燃。

这是固体火箭发动机的内部结构:


题主说的火箭发动机点火失败的情况也有,比如前段时间发生的,航天领域的鸽王SLS点火试验失败:

2021年的点火测试,测试主体是212英尺(约64.6米)高的SLS火箭核心级,加满了全部的液氧、液氢燃料,计划产生160万磅(约725吨)的推力,四台发动机计划持续点火8.5分钟,模拟sls发射时的真实情况。

SLS一级点火67秒后,其中一台发动机损坏,触发了MCF(重要硬件损坏),任务终止。只能拉回去重新进行试验了。



那怎么确保火箭点火的安全呢?发射前的检查必不可少。当然,我们可以进行静态点火试验(如SpaceX的静态点火)。它的目的之一就是确保点火成功。

静态点火,顾名思义,就是做完除了让火箭上天之外的几乎所有操作。这样可以对处于接近飞行环境的火箭进行全面的检测,验证火箭各个部件的安全性,从而大大降低事故率。

静态点火的前提是空箭。因为梅林发动机多次使用的特点,静态点火就可以在正式发射之前验证运载火箭的安全性,预防在火箭飞行中出现发动机突然关机等突发情况。而像猎鹰重型运载火箭首飞之前的静态点火,则是获得火箭飞行过程中的信息,从而获得改进的资源。

此外,静态点火还有一定的商业用途,通过演示空箭点火,向客户证明火箭的安全性。

但是,静态点火依然存在一定风险。比如16年9月1日的静态点火爆炸事故,因为发射日程比较紧,所以SpaceX索性直接装上卫星进行了试验。不过不幸的是,恰好在这一次的静态点火中低温液氧导致COPV失效,火箭炸了:

所以,就算准备的再充分,任何发射并不都是100%安全的。我们能做的也只能是把每一个细节都把控好,最大限度地降低事故几率了。




  

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