"Şişko Beş" in "kalbi" ile gerçekten bir sorun var mı?
Fırlatma aracı çok karmaşık bir sistem mühendisliğidir.Geliştirilmesi ve fırlatılması aşamasında bilimsel araştırmacılar "uçurum gibi ince buz üzerinde yürümek" olarak tanımlanabilir, ancak yine de tüm küçük problemleri mükemmel bir şekilde çözmek hala zordur. İnsanlık uzaya doğru yürüdüğünden beri, başta ağır fırlatma araçları olmak üzere, çeşitli ülkelerden roket fırlatırken birçok hata yapıldı.
2 Temmuz'da merakla beklenen "Fat Five" lansmanı başarısız oldu. Bu bağlamda, Çin'in uzay fırlatmalarının yüksek başarı oranına alışkın olan netizenler yeterli anlayış ve hoşgörü gösterdiler, hevesli arkadaşlar da başarısızlığın nedenlerini analiz ettiler. Pek çok kişi potu "Şişko Beş" e attı. "Kalp" (yani motor).
"Fat Five" gökyüzüne fırlatıldı (Resim kaynağı: Reuters)
Long March Rocket ailesinin en güçlü adamı olarak, "Şişman Beşli" nin "kalbi" ile gerçekten bir sorun var mı? Elbette, bu şu an için sadece bir tahmin ve tam bir kanıt yok. Bununla birlikte, roketin "kalbi" genellikle uzay uçuşunun gelişiminde çok önemli bir rol oynadığından, anket sonuçlarının resmi resmi olarak yayınlanmasından önce, kendi "Şişman Beşli" mizi ve diğer "çocukların" fiziksel durumunu da anlayabiliriz.
Geriye dönüp baktığımızda, "kalp" teknolojimizin seviyesi nedir?
Uçakların genellikle sadece atmosferde oynadığını, roket yelpazesinin atmosfere yayıldığını biliyoruz, bu nedenle uçaklar sadece yakıtla yürüyüp gidebilir ve roketler de oksidan taşırlar. Farklı itici gazlara göre (yakıt ve oksitleyici dahil), genel roket motorları genellikle katı roket motorları ve sıvı roket motorları olarak ikiye ayrılabilir. Katı motorlarla karşılaştırıldığında, sıvı motorlar çok karmaşık bir yapıya ve lansman öncesi zahmetli hazırlıklara sahiptir, ancak uzun çalışma saatleri, geniş özgül dürtü, kolay itme kontrolü ve tekrarlanabilir çalıştırma özellikleri nedeniyle, tüm dünyada fırlatma araçları tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğal olarak ülkemiz bir istisna değildir.
Sıvı roket motorunun yanma sürecinin şematik diyagramı (resim kaynağı: China Aerospace News)
Çin, 1956'da modern roketler geliştirmeye başladı, bunların arasında fırlatma aracı 1960'larda geliştirilen "Long March One" dan geliyordu. O zamanlar, araştırma fonlarından tasarruf etmek ve geliştirme süresini kısaltmak, böylece "Dongfanghong-1" uydusunun bir an önce uzaya gidebilmesi için, insanlar "Dongfeng 4" füzesinin birinci, ikinci ve kontrol sistemlerini bir plan olarak kullanmaya karar verdiler ve sağlam bir üçüncü aşama eklediler. "Chang Yi" yi geliştirin. "Changyi" nin ilk aşaması, her biri 255 kN yer itme kuvvetine sahip, yakıt olarak simetrik olmayan dimetilhidrazin ve oksidan olarak nitrik asit kullanan 4 YF-1 sıvı motorla donatılmıştır; ikinci kademe YF-3 sıvı motor, YF tarafından desteklenmektedir. -1 Aynı itici gaz kullanılarak 290 kN'ye kadar zemin itme kuvveti geliştirildi. 24 Nisan 1970'de "Chang Yi", "Dongfanghong 1 Nolu" uydusuna planlanan yörüngeye kadar eşlik etti ve o zamandan beri Çin'in fırlatma aracının temelini attı. Dünyadaki insanlar genellikle "Chang Yi" nin sadece şanlı ve başarılı tarafını görüyorlar. Zavallı yeni başlayanların her zaman harç ödemek zorunda olduklarını bilmiyorlar. "Dongfeng 4" ün geliştirilmesinin altı buçuk yılı boyunca, dört fırlatmanın yarısı başarısız oldu.
"Long March One", Çin'in fırlatma aracının temelini attı (fotoğraf kaynağı: Tencent.com)
YF-1 motoru (resim kaynağı: www.b14643.de)
O zamandan beri Çin, "Chang I" i temel alan "Chang II" yi başarıyla geliştirdi. Yakıt olarak simetrik olmayan dimetilhidrazin ve oksidan olarak dinitrojen tetroksit kullanan iki aşaması vardır.İlk aşamada toplam 2940 kN itme gücüne sahip 4 YF-20 motor ve ikinci aşama 735 kN itme gücü kullanır ve Her biri 46 kN büyük ve küçük motorlar. Bu temelde, Çin başarılı bir şekilde paketlenmiş roketler "Uzun İkinci Paket", "Uzun İkinci F" ve "Uzun İkinci F Modifikasyonu" geliştirmiştir. Son ikisi, "Shenzhou 1" ile "Shenzhou 1" arasında değişen yıldız dereceli model işçiler olarak kabul edilebilir. "Shenzhou XI" uzay aracı hiç tereddüt etmeden gökyüzüne gönderildi. Daha sonra geliştirilen üç aşamalı roketler "Chang 3" ve "Chang 4", "Chang 2" ile aynı çizgidedir. Olgun motor teknolojisi sayesinde fırlatma başarı oranları her zaman dünyanın en iyileri arasında olmuştur.
Chang two F (ağ diyagramı)
YF-20 motoru (resim kaynağı: www.astronautix.com)
Long March roket ailesi olan bir Jiazi, tandemden pakete, bir oktan birden çok yıldıza, uyduların fırlatılmasından insanlı uzay aracının fırlatılmasına kadar büyük bir gelişme kaydetti. Amerika Birleşik Devletleri ve Rusya gibi uzay güçleri arasında hala büyük bir boşluk olmasına rağmen, Bununla birlikte, geç gelen biri olarak, Amerika Birleşik Devletleri'ninkinden çok daha düşük bir maliyetle, nispeten eksiksiz bir fırlatma aracı sistemini başarıyla kurduk. Bu süreçte roket motoru teknolojisi geliştirilmiş olmasına rağmen benzer teknolojiler kullanılmıştır Dikkatli arkadaşlar "Chang Yi" den "Chang Si" ye kullanılan yakıtın simetrik olmayan dimetil hidrazin ve oksidan nitrik asit olduğunu fark etmiş olmalılar. Dinitrojen tetroksit. Kendiliğinden tutuşabilme avantajına sahip olan bu maddelere geleneksel itici gazlar denir ve uzun süre yerde ve havada rahatlıkla depolanabilir.
Ancak, "geleneksel" olduğu söylendiği için tatmin edici olmamalıdır. Geleneksel iticiler çok aşındırıcıdır.Roket fırlatma penceresini ıskaladığında, roket gövdesinin değiştirilmesi gerekir. Ek olarak, geleneksel itici gazlar da zehirlidir. 1990 yılında, "uzun iki demet" in acil onarımı sırasında, bir düzineden fazla bilimsel araştırmacının zehirlenmesine ve zayi olmasına neden olan trajik bir nitröz oksit sızıntısı vakası yaşandı. elbette, Koroziflik ve toksisiteye ek olarak, geleneksel itici gazların en ölümcül zayıflığı, küçük özel dürtüleri ve düşük taşıma kapasitesidir, bu da yerin yakınından derin uzaya gitmemize yardım etmemizi zorlaştırır.
Geleneksel itici gazların toksisitesi nedeniyle, roket doldurma ekipmanını incelerken personel tamamen silahlanmış olmalıdır (fotoğraf kaynağı: Xinhuanet)
Zaman, yeni nesil yüksek performanslı roketler için çağrıda bulunuyor, bu nedenle "Şişko Beşli" "büyük kalbi" ile sahneye çıkıyor.
Sırdaş-"Şişman Beş" in "kalbi" nedir?
"Long March No. 5", "Fat Five" dışında birçok lakap içerir, buna "Ice Arrow" da denir. "Yağ" vücut şeklini gösterir ve "buz", "kalbi" anlamına gelir.
"Fat Five" kriyojenik bir motor, kriyojenik itici kullanan sıvı bir roket motoru kullanır. Sözde düşük sıcaklık, atmosferik basınç altında itici gazın kaynama noktası ortam sıcaklığından daha düşük olduğu için, sıvı bir durumu korumak için itici gazın ortam sıcaklığının altında olması gerektiği anlamına gelir. Düşük fiyatı ve geniş kaynakları nedeniyle dünyada en çok kullanılan sıvı roket motoru oksidanı olan sıvı oksijen, "Fat Five" ın çekirdek aşamasında ve güçlendiricide (sıcaklık eksi 183 ° C'ye ulaşır) kullanılır. Bununla birlikte, yakıt açısından, "Fat Five" ın temel aşaması sıvı hidrojen kullanır (sıcaklık eksi 252 ° C'ye ulaşır) ve güçlendirici gazyağı kullanır. Genel olarak, kriyojenik itici gaz yalnızca toksik ve kirlilik içermeyen olmakla kalmaz, aynı zamanda spesifik dürtü de büyük ölçüde iyileştirilmiştir.
Yakıcı ajan ve oksitleyiciye özel dürtü tablosu (resim kaynağı: Çin Havacılık ve Uzay Bilimleri ve Teknolojisi Kurumu resmi web sitesi)
Yukarıdaki şekilden de görülebileceği gibi, hidrojen ve oksijen kombinasyonu en yüksek performanslı kimyasal itici gazdır ve iyi yanma kararlılığı nedeniyle sıvı roketler için en iyi seçeneklerden biridir. Bununla birlikte, hidrojenin yoğunluğu çok düşük olduğu için, depolama tankının büyütülmesi gerekir ve "uzun beş", "şişman beş" olur. Genel olarak, oksihidrojen motoru roketin ikinci ve üst aşamaları için uygundur ve "Fat Five", çekirdeğin ikinci aşaması için yalnızca iki YF-75D oksihidrojen motoru kullanmakla kalmaz, aynı zamanda iki YF- kurar. 77 oksihidrojen motoru. YF-75D motoru, "Changsan" YF-75 motorundan geliştirilmiştir ve yer itme kuvveti yaklaşık 90 kN'dir, YF-77, Çinin ilk yerden ateşlemeli yüksek itme gücüne sahip hidrojen oksijenli motorudur , Yer itme kuvveti yaklaşık 500 kN olup, motor tasarımı, üretimi ve test teknolojisi alanında pek çok yenilik yapılmıştır.
YF-77 motoru (resim kaynağı için filigrana bakın)
Bununla birlikte, büyük "Fat Five" ın kalkış ağırlığı 900 tona yakın ve yalnızca core level motorla kalkması zor. Aslında, "Şişko Beş" in kalkışının ana itici gücü çekirdek seviyeden değil, güçlendiriciden geliyor. "Fat Five" ın ana aşaması etrafında dört güçlendirici bir araya getirilmiştir.Her bir güçlendirici, iki YF-100 sıvı oksijen gazyağı motoruyla donatılmıştır.Her motor, Long March roketinden daha güçlü olan 1200 kN'lik bir yere itme kuvvetine sahiptir. Ailenin kullandığı motor% 60'tan fazla arttı ve bu şüphesiz büyük bir sıçrama.
YF-100 motoru (fotoğraf kaynağı: Sina.com)
ancak, Performansta önemli bir artış, genellikle motorun daha ağır koşullar altında çalışması gerektiğini gösterir. Örneğin, motor çalıştırıldıktan sonra bir saniyeden daha kısa bir süre içinde, turbo pompanın durma durumundan saniyede onbinlerce devire hızlanması gerekir ve sıcaklık bir anda oda sıcaklığından birkaç bin dereceye yükselir.Bu, motorun tasarımını, malzemelerini ve teknolojisini etkiler. Ve diğer bağlantılar katı gereksinimler ortaya koymaktadır. Aslında "Fat 5" motoru, geliştirme aşamasında tüm makine testinde birçok arıza yaşadı, diğer ülkelerdeki aynı tip roketlerle karşılaştırıldığında, geçen yıl ilk gösterisinde başarılı oldu ki bu hiç de kolay değil.
Düşmanı bilmek - diğer insanların ailelerinin "çocukları" hakkında ne düşünüyorsunuz?
Dikey olarak, "Şişman Beşli" nin ortaya çıkışı, şüphesiz Çin havacılık endüstrisinin gelişimi için büyük bir ilerlemedir. Yatay olarak bakarsanız, diğer insanların evlerinin efsanevi "çocukları" ile nasıl karşılaştırılır?
Amerika Birleşik Devletleri, Rusya ve diğer ülkeler sıvı roket motorları üzerinde çok erken araştırmalar yaptı. 1920'lerin başlarında Amerikalı bilim adamı Robert Goddard, yakıt olarak benzin ve sıvı oksijen kullanarak dünyanın ilk sıvı roket motorunu üretti. II.Dünya Savaşı'ndan sonra, Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyetler Birliği birbirleriyle rekabet ettiler ve çeşitli türlerde geleneksel itici roketler geliştirdiler. 1970'lerden bu yana, iki ülke art arda yüksek performanslı, yüksek itme gücüne sahip sıvı roket motorlarını piyasaya sürdü.Sovyetler Birliği çoğunlukla sıvı oksijen ve gazyağı motorları kullanırken, Amerika Birleşik Devletleri sıvı oksijen ve sıvı hidrojen motorları kullanıyor.
Goddard ve ilk sıvı roket (fotoğraf kaynağı: www.nasa.gov)
"Şişman Beşli" ile aynı ağır rokete ait olan "Delta 4" e de bir göz atabiliriz. Çin'in taşıyıcı roketlerindeki "Şişman Beşli" gibi, "Delta 4" ağır roketi de 733 tonluk kalkış ağırlığı ile ABD aktif roketleri arasında en güçlü olanıdır. Aynı zamanda özel bir kimliği vardır: Dünyanın tek tam hidrojen oksijen motoru roketi, yani çekirdeği önce, çekirdeği ikinci ve güçlendiriciler hidrojen-oksijen itici kullanıyor. Çekirdek seviyesinde yalnızca bir RS-68A motoru monte edilmiştir, ancak itme kuvveti 3140 kN'ye ulaşarak "Fat Five" ta kullanılan motoru çok aşabilir. Çekirdek birinci aşama etrafında toplanan iki güçlendirici ayrıca bir RS-68A motorla donatılmıştır ve çekirdek ikinci aşama, 110 kN itme gücüne sahip bir RL10-B-2 motorla donatılmıştır.
Amerikan "Delta 4" roketi (resim kaynağı: wikipedia)
RS-68A motoru test çalıştırmasında (fotoğraf kaynağı: www.rocket.com)
görmek zor değil En gelişmiş "Şişko Beşli" miz bile motor teknolojisi açısından Amerika Birleşik Devletleri, Rusya ve diğer ülkelerle büyük bir boşluğa sahiptir. . Tek bir motorun itiş gücünün eksikliğini gidermek için, ana aşamadaki hidrofor ile paralel olarak 10 motoru bağlamak zorunda kaldık, bu şekilde, doğru düşünülmeyen küçük detaylar arızaya yol açabilir. Ama şuna dikkat edilmelidir ki Zayıf teknoloji birikimi, kısa geliştirme süresi ve çok düşük geliştirme maliyeti durumunda, "Fat Five" motorunun soğutmasını, yüksek hızlı dönen mekanik dinamiklerini ve dinamiklerini çözmek için düzinelerce yeni malzeme ve 100'den fazla yeni süreç kullanıyoruz. Dengesiz yanma gibi birçok sorun, Çin'in taşıyıcı roketlerinin gücünü büyük ölçüde artırdı ve ulusal koşullara uygun bir uzay geliştirme yoluna başarılı bir şekilde girdi.
Çin'in havacılık ve uzay teknolojisinin yenilenmesiyle, karşılaştığı teknik zorluklar gittikçe artıyor. Ara sıra başarısız olmak oldukça normaldir.Ayrıca, dünyaca ünlü Long March serisi roketlere sahip olmadan önceki yüzyılda birçok arıza yaşadık. "Başarı biraz başarısızlıktır ve başarısızlık biraz da başarıdır." Çalışkan astronotların "Şişman Beş" başarısızlığının özünü bulup her sorunu çözeceğine inanmak için nedenlerimiz var. Yolculuğumuz hala yıldızlar denizidir.
Yolculuğumuz hâlâ yıldızlar denizidir (resim kaynağı: komik "O yılki tavşanla ilgili şeyler")
Referanslar:
Tan Yonghua. Aerospace Propulsion Technology. Beijing: China Aerospace Publishing House, 2016.
Chen Minkang, Ru Jiaxin. Sky Arrow: The Development History of Long March Series Rockets. Shanghai: Shanghai Science and Education Press, 2007.
G.P. Sutton, O. Biblaz. Rocket Engine Fundamentals. Hong Xin, Zhang Baojiong, et al. Translation. Beijing: Science Press, 2003.
Xu Jing. Çin'in sıvı roket motoru geliştirme yolu. China Aerospace, 2017, (2): 6-8.
Ran Longsui. Havacılık ve Uzay Mühendisliği Tasarım Uygulaması. Pekin: Çin Havacılık ve Uzay Yayınevi, 2013.
Qu Sheng. Havacılık alanında hidrojen enerjisinin uygulanması. // Çin Endüstriyel Gaz Endüstrisi Birliği'nin Onikinci Kongresi ve 2002 Yıllık Toplantısı Bildiriler. 2002: 213-218.
Çin Halk Kurtuluş Ordusu Genel Silahlanma Dairesi Askeri Eğitim Ders Kitapları Düzenleme Komitesi Araç Tahrik Sistemini Başlatın Pekin: Ulusal Savunma Sanayii Basını, 2002.
Zheng Dayong, Wang Weibin, Qiao Guiyu.Yeni nesil bir taşıyıcı roket 50 ton hidrojen oksijen motorunun geliştirilmesi. Füze ve Uzay Fırlatma Teknolojisi, 2016, (5): 11-15, 22.
Jiang Jianke. Yeni nesil yüksek itme motorlarını başarıyla ateşledi. Çin roketleri yeni güç kazandı. China Aerospace, 2012, (12): 11-12.
Qiu Chenhui. Long March No. 5 motoru nasıl yapılır. China Youth Daily, 2016-11-08 (11).
Bu makale orijinal Tadpole Stave'dir ve telif hakkı Tadpole Stave'ye aittir.Herhangi bir medya, web sitesi veya kişi izinsiz olarak yeniden basamaz, aksi takdirde ilgili yasal yükümlülükler yerine getirilecektir. Yeniden yazdırmak için lütfen yasal izin almak üzere adresini ziyaret edin.
