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中国航天2022之YF-77,将“问天”、“梦天”直送入轨的关键动力!

2022-12-29 15:11 作者:轻舟一号  | 我要投稿



2022年,在中国空间站建造阶段,中国载人航天工程总计安排了6次发射任务,包括2次“天舟”货运飞船、2次“神舟”载人飞船和“问天”、“梦天”2次空间站舱段发射任务,其中2次空间站舱段发射任务由“长征五号B”火箭执行,后者承担了完成空间站“T”字构型建造的关键角色。



“长征五号B”采用一级半构型,芯一级周身捆绑4枚助推器,其中芯一级直径5米,配备2台YF-77液氢液氧发动机,单台海平面推力510千牛(约52吨),海平面比冲312秒,真空推力700千牛(约71吨),真空比冲430秒;每枚助推器直径3.35米,各配备2台YF-100液氧煤油发动机,单台海平面推力1188千牛(121吨),海平面比冲300秒。该箭全长约53.7米,起飞质量约849吨,近地轨道(LEO)运力达到25吨。



“长五B”是世界现役唯一一型一级半直接入轨的运载火箭,虽然四个助推器配备的8台YF-100为火箭起飞提供了主要推力,但是芯一级2台YF-77确是火箭高效入轨的关键动力。以“梦天”发射为例,按照飞行时序,四枚助推器的关机时间约为175秒(分离时间约为177.7秒),之后的工作就交给配备高效氢氧动力YF-77的芯一级,后者的关机时间约487秒(舱箭分离约492秒),直接将“梦天”实验舱送入近地点(Hp)170余千米、远地点(Ha)330余千米的近地轨道。


YF-77


YF-77是一型液氢液氧燃气发生器循环火箭发动机,是中国自主研制的首台大推力氢氧发动机,也是我国现役最先进的一型氢氧发动机。“长五”一子级采用2台YF-77氢氧发动机并联,发动机可分别双向摆动4°,采用地面启动,具有混合比和流量调节功能。



虽然在海平面环境下YF-77的单台推力仅有52吨,不及YF-100的1/2,但是YF-77作为氢氧发动机的优势在于较高的燃烧效率,特别在真空环境下,YF-77的比冲达到430秒,这远非YF-100可以比拟的。在火箭穿过冯卡门线进入真空失重环境以后,火箭对于推力的需求在急剧降低,而对于比冲的需求在急剧增加,因为更高的比冲意味着发动机能够燃烧更长的时间,为载荷提供更大的速度增量,并最终提供更强大的运力。



所以,在“问天”、“梦天”实验舱发射任务中,YF-100是“短跑王”,提供了冲破地球引力的主要动力,YF-77则为“长跑冠军”,是将大型空间站舱段直送入轨的关键动力!


作者:大白高国

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