军事：中国空天飞机首飞时间披露 所用运载火箭可实现回收(8)

　　对于产生推力且是主要振源的推力室，要重点解决与高温高压燃烧相关的传热和再生冷却问题及有效抑制不稳定燃烧问题。

　　以液氧为氧化剂和以煤油、甲烷、液氢等为燃料的推进剂，燃烧温度高达3200至3500摄氏度，传热和再生冷却的难度大。煤油的再生冷却性能有限和易结焦，液氧煤油推力室能重复使用10次就不错。甲烷比煤油好，但毕竟仍是碳氢燃料，液氧甲烷推力室能重复使用25次就很好。液氢再生冷却性能好，但相对于液氧的比例少，液氧液氢、三组元、切换燃料等推力室能重复使用50次应为上限。

　　应当指出，美国SpaceX公司用甲烷取代煤油用于猛禽Report发动机。这是一种好的选择，但不是必须的选择，也不是最佳的选择。因为液氧甲烷发动机用于助推和一级火箭的密度比冲低于液氧煤油发动机，用于二级和上面级火箭的真空比冲低于液氧液氢发动机。一种使用氢氧煤油燃料的三组元发动机，密度比冲与液氧甲烷相当，比冲高于液氧甲烷。重复使用次数可达50次。缺点是多一路燃料供应系统。

　　新提出的中等浓度70%~79%过氧化氢煤油或NHMF燃料或液氢或切换燃料推力室，使用方便的无毒可储存推进剂，燃烧温度只有1958至2277摄氏度。过氧化氢的再生冷却性能好和流量大。这些推力室有望重复使用200次。

　　几种新推力室是专为研制多次重复使用发动机而提出。继承和发扬金奖发动机结构较简单、用再生冷却隔板、可靠性高等优点。采用排放再生冷却隔板可有效抑制不稳定燃烧。

　　3.3 发动机并联数多少和单机推力大小的相关技术

　　上面的公式表明，在并联发动机和单机的可靠性都一定的前提下，单机并联数与重复使用次数的乘积为常数。为了增加重复使用次数和提高工作可靠性，液体火箭发动机并联数宜用常规的不超过12台。像SpaceX公司那样取单机并联数为27、31和42也是可以的，但发动机重复使用次数只能取与煤油对应的10次和与甲烷对应的25次。火箭重复使用次数可以定 200 次乃至 1000 次，那就得中途多次更换用新的发动机。推力室可重复使用50次至200次，就可以减少这种更换次数，提高经济性。

　　在发动机总推力一定的前提下，单机并联数多就对应单机推力小，技术难度较小和易研制。核心技术重点在发动机并联技术。猎鹰重型火箭用27个批量生产的低成本梅林-1D发动机并联，再加用上回收重复使用的产品，火箭发射成本和报价有较大幅度降低。单机并联数少就对应单机推力大，技术难度会相应增加。核心技术重点在大推力发动机研制技术。几种新推力室也是为研制大推力发动机而提出，会使这种技术难度增加不太多。