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同为“二号”,朱雀二号与天龙二号相比为何相差这么大?

时间:2023-07-12 10:19:21       来源:腾讯网


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北京时间2023年7月12日,“朱雀二号”遥二运载火箭从酒泉发射场96号工位发射升空。“朱雀二号”成为中国第二型成功入轨的民营商业液体运载火箭,而第一型则是“天龙二号”火箭。

同为“二号”,“朱雀二号”与“天龙二号”最大的区别在于燃烧剂,外观上最显著的区别在于长细比。“朱雀二号”为二级中型低温液体运载火箭,主动力采用液氧甲烷推进剂。该箭全长49.5米,芯级直径均为3.35米,长细比14.78,起飞质量219吨,起飞推力268吨,其200千米近地轨道(LEO)运力4吨,运载系数1.83%,500千米太阳同步轨道(SSO)运力2吨,运载系数0.91%。

“天龙二号”为三级中型低温液体运载火箭,一二级采用液氧煤油推进剂。该箭长32.8米,直径3.35米,长细比9.79,起飞质量153吨,起飞推力193吨,其LEO运力为2吨,运载系数1.31%,500千米SSO运力为1.5吨,运载系数0.98%。一级计划换用天兵科技自研的“天火-11”液氧煤油发动机,其LEO运力将提升至4吨,运载系数则提升至2.61%。

“朱雀二号”与“天龙二号”均采用3.35米直径箭体,但是前者的长度比后者高出约51%,相较而言,“朱雀二号”显得十分“高瘦”,“天龙二号”显得十分“矮胖”。之所以会出现巨大的长细比差距,主要原因之一在于二者使用了不同的双组元推进剂。

首先,燃烧剂密度差别大。在体积密度方面,液态甲烷的密度约为0.42千克/立方分米(0.42吨/立方米),远低于RP-1煤油的0.81千克/立方分米,相同质量情况下,液态甲烷的体积高出93%。其次,混合比具有一定差别。液氧甲烷推进剂的混合比(氧化剂和燃烧剂的流量之比)是3.7即1克甲烷要搭配3.7克液氧,这略高于液氧煤油发动机的2.7,使用相同燃烧剂的情况下,液氧甲烷推进剂液氧的质量比液氧煤油推进剂高出37%。由此可以得出,在配备相同质量燃烧剂的情况下,液氧甲烷火箭贮箱体积是液氧煤油火箭的159%。

除此之外,火箭的长细比还和发动机的推力等因素相关,使用相同直径箭体,一级发动机的面推力越大则可以支持更长的箭体,如此运力也会提升。

作为民营商业航天的代表,“朱雀二号”和“天龙二号”走的是不同的技术路线,前者在为新一代航天动力探路,后者则使用了相对成熟的传统航天动力,将推动中国商业航天循序渐进,在平稳中实现快速发展。祝贺“朱雀二号”第二飞圆满成功!

作者:大白高国

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