火箭体重90%是燃料

发布时间 : 2016-07-11     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  

 

 △长征二号F火箭箱体                    △长征七号火箭箱体 

  火箭是个“钢筋铁骨”的大个子,体重几百吨。但是,这个“大家伙”体重的90%甚至更多都是燃料。以长征七号火箭为例,火箭的总重为500余吨,箭体外壳、电缆、仪器等重量加在一起只有50余吨,其余都是液氧煤油推进剂的重量。
  火箭是卫星等载荷通往太空的“专车”,对于这辆“专车”来说,车本身的自重越小越好,能提供动力的燃料越多越好。因为这样,就可以把尽可能多的“运量”留给“乘客”。而留出来的“运量”对卫星等载荷来说,意义重大。到太空一次不容易,它们可以增加一些功能件、多携带一些试验产品及燃料等,在太空做更多的事情。
  一部火箭设计人员徐利杰说:“燃料在火箭整个体重中比重越大,火箭的结构效率越高,说明设计越合理。”他说,在设计中,他们把火箭的外壳、电缆、仪器等重量称为“死重”,要把这些部件尽可能设计得简洁、功能强大,以减轻重量。
  火箭加注燃料就像我们给车加油一样,会把燃料尽可能“加满”。太空那么大,让火箭“吃饱”了再发。
加注完燃料的火箭“脚重头轻”,芯一级加上助推器要比芯二级重3倍多。以长征七号火箭为例,加注后,芯一级和助推器共重470吨,芯二级重100余吨。
  高度越低,地球引力越大。火箭点火起飞后,助推器、芯一级、芯二级的燃料依次完成使命,从“星箭组合体”上脱落。
  据设计人员介绍,助推器和芯一级的燃料,能将卫星等载荷送到近90公里的高空。这时候,火箭的体重只有100余吨,只剩原体重的不到五分之一。芯二级用芯一级五分之一重量的燃料,可以将卫星等载荷再送高110公里,这时候火箭完成使命,功成身退。整个过程,越到高空,“星箭组合体”重量越轻,火箭飞起来越省劲儿。
  其实,每次火箭发射,完成使命脱落的燃料箱中,都有燃料剩余,并不是火箭不需要它们了,而是为了火箭的安全,必须抛弃它们,这部分燃料有800余公斤。
  在火箭飞行过程中,燃料经过出流装置供给到发动机入口,随着燃料消耗,增压气体会源源不断地输送进燃料箱,保持燃料箱结构及发动机入口推进剂的压力。
  但当燃料液面降到箱底附近时,如果出现漩涡、塌陷等,会造成气体进入发动机入口,这样极易发生发动机故障甚至爆炸。为了防止这种现象,只有在燃料还没有完全用完时,提前关机、脱离。
  在设计人员的认知里,这部分燃料的重量也是“死重”,怎么让燃料摆脱“死重”的命运呢?2013年,一部研制出一种高效防止漩涡、塌陷的出流装置,可以减少一半的燃料浪费,占燃料总量的千分之八,大大提高了有效载荷量,尽量让火箭不浪费一分力气。
  就是这样,火箭这个“钢筋铁骨”的大个子一直努力奉献自己,让卫星等载荷奔向广阔的太空。

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