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飞刀无情


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解密火箭的奇葩点火方式

当倒数结束,点火按钮被按下的时候,火箭究竟是怎么被点燃的呢?


这个问题,你不挖还好,一挖,发现全是奇葩。

有的根本就不会点火,而有的则是划根火柴去点火的,下面咱们就来聊聊。

先说第一种,不用点火的火箭,它使用的,是一类称之为自燃推进剂的燃料组合,通常就是肼类配上四氧化二氮了。

这两种液态的物质只要混合到一起,就会发生剧烈的化学反应,放热进而燃烧。所以点燃它们,一点都不用外界操心,那个按下去的红色按钮,只是做成了像是在点火的样子,实际上,半点火花都没有,就是把闸门打开,让两个炙热的灵魂彼此奔向对方而已。


我们在看长2、长3发射时,它喷出来的橘红色火焰,就是这种推进剂混合自燃后的结果了。由于肼类和四氧化二氮都有毒,所以这种火箭也被我们叫做“毒发”。

好了,第二种火箭,液氧煤油,你把它俩混合到一起,不来点烈火,人家是不会擦出感情的,所以点火,就得要上点心了。

但是,想要让超低温的液氧与煤油碰到一起燃烧而不是爆炸,却并不是那么容易。 液氧的低温会引起煤油的冷却并凝固,而凝固的燃料和液氧的混合物对撞击非常敏感,在加压情况下常常直接升级为爆炸了,对一开始研究它们的实验人员非常不友好。怎么办?

在这儿呢,东西方的路数就开始分化了。美国人坚定不移的选择了技术路线,而苏联则转头向着古老的智慧取经去了。

先说美国那边,他们发现, 有些金属有机化合物,比如三乙基铝,二乙基锌,三乙基硼等,只要暴露在空气当中就能自燃发火了,要是遇上液氧就更不得了了。于是咱们只需要在发动机的管路内,备上一个装有上述引火剂的玻璃小管,打碎即可保证点火,简单可靠,当然,是一次性的。


猎鹰9号上面的梅林1D发动机稍微就复杂一点了,得把玻璃管换成由阀门控制的引火剂加注系统,才能实现多次点火,不过也算简单。


但这些到了苏联人眼里,都太复杂啦!不就是点个火嘛,直接上火柴,或者说,火把就得了。


是的,直到现在,把宇航员送上国际空间站的联盟号火箭,都是用火把点燃的。不可思议吧!

但苏联人其实是有苦衷的。咱们来看联盟火箭的屁股,它的中间是装在芯一级上,有4个主喷口,4个小喷口的RD-108发动机。四周是装在4个助推器上,又各有4个主喷口,2个小喷口的RD-107发动机。加起来就是20个主喷口和12个小喷口,一共32个喷口。



那么请问,如何保证这32个喷口在发出点火指令的一瞬间,准确无误的同时点燃?

用更加灵敏的传感器?用更为先进的信号系统?还是,用更加智能的计算机算法?嗨,想多了吧,只需要点燃32个火把,把它们放进32个喷口里,让它们先在这儿燃一会儿,再打开推进剂的阀门,不就完全同步了吗。



苏联工程师称这种方式为“烟火点火装置”,PZU,是上个世纪50年代为了点燃世界上第一枚洲际弹道导弹R-7发明的。既然联盟号诞生自R-7,这种点火方式,也就顺其自然的被继承了过来。


它是这么操作的。在联盟号被安装到发射台上后,技术人员会通过在发射台下方的通道桥,手动的去将一根根倒 T 形的木棍插入每个燃烧室里面。20 根大木棍插进了主燃烧室,12 根小木棍插进了转向发动机的小燃烧室,而且,它们都必须是取材于上好的白桦树才行。


在每根棍子的顶部,都有一对高温装药,在高温装药之间连着一根用弹簧夹着的黄铜线,起短路发热点火的作用。来自点火装置和传感器的电线沿着倒T形的木棍向下延伸到一个插座,在那里它们被插入到发射控制网络。

当这些火柴在燃烧室内被点燃时,它们的火焰会切断黄铜线,弹簧将松开的一端拉开,从而断开电路。这就让发射控制台上亮起了一个点火信号。只有当发射控制系统确认 32 个燃烧室中的每一个燃烧室的信号都亮起后,他们才会打开推进剂供应管线上的阀门,使火箭真正点火,确保了绝对的同步。

而至于那些大火柴的命运嘛,当然就被付之一炬了。这也是为什么我们从来都不知道这个秘密的原因了。


尽管这听起来太反直觉,启动代表人类科技巅峰的火箭居然用的是这么low的方法,但它真的异常可靠,已经兢兢业业的运行了70年,送了数百枚火箭上天呀。而且,即使真出了问题,也还有别人比拟不了的优势。

2016年3月12日, 一枚联盟运载火箭矗立在哈萨克斯坦拜科努尔发射场第31号工位,准备进行发射。然而,当点火按钮被按下23秒后,火箭却一点反应都没有。此时的发射大厅,却响起了指挥员的声音:发射终止,推迟到明天在进行发射。

What!发射按钮都被按下了那么久,而且明明有的喷口下面已经冒起了烟,居然都能被安全终止掉,这也太不可思议了吧。

原来,是32根木棍中意外熄灭了一根,还没有轮到推进剂上场呢,当然可以随时喊停。而且,还能迅速修复,不就是换根火柴的事吗。

果然,3月13日,就在上次事故的24小时不到里,这枚联盟火箭成功发射了。


这要是换作其他一些使用复杂点火系统的火箭,是不太可能做到的。

我们得感谢这次事故,否则,苏联人的黑科技,不知道还要保密到什么时候。

最后,咱不是还有氢氧火箭吗。

那个,火柴就点不燃了,要靠固体火药或者电火花。你看航天飞机主发动机启动的慢镜头,就充分说明了,星星之火可以燎原。

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DMCA / ABUSE REPORT | TOP Posted: 04-06 09:28 發表評論
梦境缠绕


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联盟这事儿搁中国,不知道有多少人要被处分啊
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滴滴暖被


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涨知识了
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巴山玉


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受教了,第一次听说
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workeer


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夜游宫


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很多东西,怎么说呢,
就比如实体锁和智能锁,哪个更可靠的问题。
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    TOP Posted: 04-06 09:54 #8樓 引用 | 點評
    bingley


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    深渊两腿之间


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    又学习了没有的高科技知识
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    大小飞机


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    taikou123


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    无法


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    谢谢聚聚分享
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    发粪来图墙


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    苏筱熙


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    撸一撸就发射了
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    想到人憔悴


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    不要打豆豆


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    来嘛来种菜


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      我想知道20楼发生了啥


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