當?shù)箶?shù)結(jié)束,點火按鈕被按下的時候,火箭究竟是怎么被點燃的呢? ![]() 這個問題,你不挖還好,一挖,發(fā)現(xiàn)全是奇葩。 有的根本就不會點火,而有的則是劃根火柴去點火的,下面咱們就來聊聊。 先說第一種,不用點火的火箭,它使用的,是一類稱之為自燃推進劑的燃料組合,通常就是肼類配上四氧化二氮了。 這兩種液態(tài)的物質(zhì)只要混合到一起,就會發(fā)生劇烈的化學反應(yīng),放熱進而燃燒。所以點燃它們,一點都不用外界操心,那個按下去的紅色按鈕,只是做成了像是在點火的樣子,實際上,半點火花都沒有,就是把閘門打開,讓兩個炙熱的靈魂彼此奔向?qū)Ψ蕉选?/span> ![]() 我們在看長2、長3發(fā)射時,它噴出來的橘紅色火焰,就是這種推進劑混合自燃后的結(jié)果了。由于肼類和四氧化二氮都有毒,所以這種火箭也被我們叫做“毒發(fā)”。 好了,第二種火箭,液氧煤油,你把它倆混合到一起,不來點烈火,人家是不會擦出感情的,所以點火,就得要上點心了。 但是,想要讓超低溫的液氧與煤油碰到一起燃燒而不是爆炸,卻并不是那么容易。 液氧的低溫會引起煤油的冷卻并凝固,而凝固的燃料和液氧的混合物對撞擊非常敏感,在加壓情況下常常直接升級為爆炸了,對一開始研究它們的實驗人員非常不友好。怎么辦? 在這兒呢,東西方的路數(shù)就開始分化了。美國人堅定不移的選擇了技術(shù)路線,而蘇聯(lián)則轉(zhuǎn)頭向著古老的智慧取經(jīng)去了。 先說美國那邊,他們發(fā)現(xiàn), 有些金屬有機化合物,比如三乙基鋁,二乙基鋅,三乙基硼等,只要暴露在空氣當中就能自燃發(fā)火了,要是遇上液氧就更不得了了。于是咱們只需要在發(fā)動機的管路內(nèi),備上一個裝有上述引火劑的玻璃小管,打碎即可保證點火,簡單可靠,當然,是一次性的。 ![]() 獵鷹9號上面的梅林1D發(fā)動機稍微就復(fù)雜一點了,得把玻璃管換成由閥門控制的引火劑加注系統(tǒng),才能實現(xiàn)多次點火,不過也算簡單。 ![]() 但這些到了蘇聯(lián)人眼里,都太復(fù)雜啦!不就是點個火嘛,直接上火柴,或者說,火把就得了。 ![]() 是的,直到現(xiàn)在,把宇航員送上國際空間站的聯(lián)盟號火箭,都是用火把點燃的。不可思議吧! 但蘇聯(lián)人其實是有苦衷的。咱們來看聯(lián)盟火箭的屁股,它的中間是裝在芯一級上,有4個主噴口,4個小噴口的RD-108發(fā)動機。四周是裝在4個助推器上,又各有4個主噴口,2個小噴口的RD-107發(fā)動機。加起來就是20個主噴口和12個小噴口,一共32個噴口。 ![]() ![]() 那么請問,如何保證這32個噴口在發(fā)出點火指令的一瞬間,準確無誤的同時點燃? 用更加靈敏的傳感器?用更為先進的信號系統(tǒng)?還是,用更加智能的計算機算法?嗨,想多了吧,只需要點燃32個火把,把它們放進32個噴口里,讓它們先在這兒燃一會兒,再打開推進劑的閥門,不就完全同步了嗎。 ![]() ![]() 蘇聯(lián)工程師稱這種方式為“煙火點火裝置”,PZU,是上個世紀50年代為了點燃世界上第一枚洲際彈道導彈R-7發(fā)明的。既然聯(lián)盟號誕生自R-7,這種點火方式,也就順其自然的被繼承了過來。 ![]() 它是這么操作的。在聯(lián)盟號被安裝到發(fā)射臺上后,技術(shù)人員會通過在發(fā)射臺下方的通道橋,手動的去將一根根倒 T 形的木棍插入每個燃燒室里面。20 根大木棍插進了主燃燒室,12 根小木棍插進了轉(zhuǎn)向發(fā)動機的小燃燒室,而且,它們都必須是取材于上好的白樺樹才行。 ![]() 在每根棍子的頂部,都有一對高溫裝藥,在高溫裝藥之間連著一根用彈簧夾著的黃銅線,起短路發(fā)熱點火的作用。來自點火裝置和傳感器的電線沿著倒T形的木棍向下延伸到一個插座,在那里它們被插入到發(fā)射控制網(wǎng)絡(luò)。 當這些火柴在燃燒室內(nèi)被點燃時,它們的火焰會切斷黃銅線,彈簧將松開的一端拉開,從而斷開電路。這就讓發(fā)射控制臺上亮起了一個點火信號。只有當發(fā)射控制系統(tǒng)確認 32 個燃燒室中的每一個燃燒室的信號都亮起后,他們才會打開推進劑供應(yīng)管線上的閥門,使火箭真正點火,確保了絕對的同步。 而至于那些大火柴的命運嘛,當然就被付之一炬了。這也是為什么我們從來都不知道這個秘密的原因了。 ![]() 盡管這聽起來太反直覺,啟動代表人類科技巔峰的火箭居然用的是這么low的方法,但它真的異??煽?,已經(jīng)兢兢業(yè)業(yè)的運行了70年,送了數(shù)百枚火箭上天呀。而且,即使真出了問題,也還有別人比擬不了的優(yōu)勢。 2016年3月12日, 一枚聯(lián)盟運載火箭矗立在哈薩克斯坦拜科努爾發(fā)射場第31號工位,準備進行發(fā)射。然而,當點火按鈕被按下23秒后,火箭卻一點反應(yīng)都沒有。此時的發(fā)射大廳,卻響起了指揮員的聲音:發(fā)射終止,推遲到明天在進行發(fā)射。 What!發(fā)射按鈕都被按下了那么久,而且明明有的噴口下面已經(jīng)冒起了煙,居然都能被安全終止掉,這也太不可思議了吧。 原來,是32根木棍中意外熄滅了一根,還沒有輪到推進劑上場呢,當然可以隨時喊停。而且,還能迅速修復(fù),不就是換根火柴的事嗎。 果然,3月13日,就在上次事故的24小時不到里,這枚聯(lián)盟火箭成功發(fā)射了。 ![]() 這要是換作其他一些使用復(fù)雜點火系統(tǒng)的火箭,是不太可能做到的。 我們得感謝這次事故,否則,蘇聯(lián)人的黑科技,不知道還要保密到什么時候。 最后,咱不是還有氫氧火箭嗎。 那個,火柴就點不燃了,要靠固體火藥或者電火花。你看航天飛機主發(fā)動機啟動的慢鏡頭,就充分說明了,星星之火可以燎原。 ![]() |
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