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固体火箭和液体火箭的区别是什么?

发布时间:2015-10-10 14:34   浏览 9878 次

9月25日,我国长征系列运载火箭中的首枚固体火箭——长征十一号火箭首飞成功,引起了全世界的瞩目。很多人可能有这样的疑问:既然已经有液体火箭了,为什么还要研制固体火箭呢,这两种火箭到底有何不同?

对比一:推进剂不同

在我国现役的长征系列运载火箭中,除“长十一”火箭外,其他均为液体运载火箭。要比较两种火箭,我们首先要搞清楚它们之间的根本不同。

其实,固体火箭和液体火箭的区分主要看推进剂的形态,固体火箭的推进剂是固态的,液体火箭推进剂是液态的。很多人望文生义,以为液体火箭的意思是火箭本身的结构都是液态的,那只存在在科幻小说里。

正因为推进剂形态的不同,也造成了它们自身不同的特点。

对比二:发射前准备时间谁更短

要想知道液体火箭和固体火箭谁更“快”,有一个重要的指标就是“发射周期”,也就是发射前的准备时间。

火箭人经常把火箭比作出嫁的女儿。如果按照这种比喻,液体运载火箭“出嫁”前“梳妆打扮”的时间要稍长一些。北京宇航系统工程研究所总体设计人员邓新宇介绍道:“以长三甲系列火箭为例,发射前要进行转场,多轮的测试、总检查,要加注推进剂,各个环节走完,就得20天左右的时间。”当然,随着技术的进步,液体火箭的发射准备时间也在逐渐的缩短,比如最近发射的长征六号火箭,其发射准备周期可以缩短到7天。

而固体运载火箭,就好像更着急“嫁人”一般,由于它的推进剂很早就固定在发动机里,到了发射场以后,只需要进行简单的测试,就可以“风光出嫁”了。长征十一号总体设计人员刘佳佳说:“长征十一号运载火箭的发射准备可以在24小时以内完成,是目前国际上陆基发射的固体运载火箭中,发射准备周期最短的一个,准备周期越短,就意味着快速反应能力越强。”

对比三:储存周期谁更久

火箭的存储周期也是一个重要的指标。对于液体运载火箭而言,由于使用液态推进剂,存在着易挥发、腐蚀等风险,需要在临发射之前加注。加注完成后,必须在一定的时间内发射出去。邓新宇说:“目前,我国运载火箭使用的常温推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼,它们加注后存储周期大概在7天左右;还有低温推进剂为液氢、液氧,它们加注后的存储周期是1天左右。”

但是固体运载火箭则不同,它在生产的时候,推进剂就已经在发动机里了。刘佳佳说:“这种方式就好像是在火箭里浇筑水泥一样,等到火箭燃料固化后,就是一个固体的药柱,不像液体燃料会挥发,也没有腐蚀性,因此保存时间可长达数年之久。”

对比四:运载能力谁更强

看起来,固体火箭在发射速度上、保存时间上都有优势,但说起运载能力,液体火箭则要更强一些。

虽然液体火箭发射准备周期长,但是它的性能更高。邓新宇说:“在相同的起飞规模下,液体火箭的运载能力更大,就是说,可以用更少的燃料走更远的路。”

我国的液体火箭中,素有“大力士”之称的长三乙运载火箭,运载能力可以实现高轨5.5吨;被称为“神箭”的长征二号F运载火箭,可以实现低轨8.6吨;我国新一代运载火箭长征五号,其运载能力可以达到高轨14吨、低轨25吨。因为“力气大”,所以液体运载火箭承载的“客人”大多都是“重量级”的,一般都在一吨以上,比如通信卫星、载人飞船、空间站等等。

而固体运载火箭运载能力就要小一些。刘佳佳说:“长十一火箭在700公里的太阳同步轨道运载能力有350公斤,低轨道运载能力达700公斤,专门发射小卫星。”不过近些年来,随着科技的进步,我国乃至世界上500公斤以下的小卫星发射需求不断增加,很多小卫星都在寻找搭载的机会。而“长十一”这样的固体火箭,就像是专门为小卫星定制的一样,非常适合这样的任务。

对比五:关机控制谁更灵活

除了运载能力更强,液体火箭有一个特殊的优势就在于其可以采取控制关机的模式。打个比方,液体火箭就像是家里的天然气灶,不想继续使用关了阀门就行,如果需要二次启动,再打开阀门就可以了。而固体火箭则不一样,它就像是我们过年时放的“窜天猴”,点火之后,只要燃料不耗尽,“根本停不下来”。当然,如果停下来,想再次点火在技术上也是十分困难的。

但是,如果您认为固体火箭将取代液体火箭,或者说固体火箭就不如液体火箭,那您就错啦!正因为固体火箭和液体火箭各自有各自的特点,所以,它们二者都有对方无法取代的优势。目前,国际上的主要航天强国都是“固液并存”,部分火箭也采用了“固液混合”的方式。因为只有兼顾,才能满足更多的任务要求,而我国研制新一代固体运载火箭,也是为了完善航天运输系统,使我国的航天技术走上新的台阶。

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