当前位置: 叉车 >> 叉车资源 >> 火箭发动机和飞机发动机哪个更难制造马斯克
作为飞机及火箭的心脏,航空发动机和航天发动机,它们哪个技术含量更高呢?相信很多人都有这个好奇的问题,我们一起看看。
飞机航天是人类科技最高尖端的体现之一,只要一听到火箭、卫星、宇宙飞船什么之类,大家脑海都会出现高大上的词汇。而说到航空,大家可能都觉得很平常,毕竟这个时代飞机已经是通用的交通工具了,而大多数人都没有见过真实的火箭、飞船。那么作为各自的心脏,航天发动机和飞机发动机,它们的技术含量哪个更高呢?
飞机发动机从原理上看,航天发动机和航空发动机都是燃烧燃料,然后喷出高速气流形成推力,将燃料内的化学能转化为机械能的方式。但是不同的是,飞机是在大气层里面飞行的,所以它可以从大气里面吸取氧气,作为燃料的氧化剂。而航天发动机主要是在大气层外飞行,所以需要自带氧化剂。这样就导致两种发动机结构上的不同,各自侧重点也不太一样。
航空发动机目前航空发动机大多都是涡轮发动机(包括涡扇、涡轴、涡桨、涡喷几种),它们一般结构都包括压气机、燃烧室、涡轮机几部分。当外部空气经过进气道进入压气机后,便会减速增压,然后就进入燃烧室与燃料混合燃烧。一般来说,当前很多涡轮发动机的压气机都分低压和高压两段,将空气压缩成高密度、高压、低速的气流,以增加发动机的效率。
涡轮发动机原理被压缩后的气流进入燃料室后,与喷油嘴喷射出来的燃料混合并燃烧。由于燃料燃烧瞬间膨胀,就会产生大量的高热、高压废气,这些废气就会推动涡轮高速旋转。而多余的废气,就从喷嘴或飞机尾部排气管排出。一般来说,航空发动机所用的燃料有航空煤油和航空汽油。目前美国第五代战斗机F-22使用的就是普惠公司制造的F-PW-涡扇发动机,最大加力推力(N),推重比11.7。
航空发动机示意航天发动机由于主要在大气层外飞行,没法也无需从外界吸取空气,因此它不需要进气道和压气机、涡轮这些结构。所以它需要同时携带氧化剂和燃料,控制它们按一定比例在燃烧室内混合并燃烧,燃烧后产生的尾气直接从喷嘴喷出,给火箭(或者其他航天器)产生推力。一般来说,航天发动机的氧化剂是液氧,燃料是煤油、液氢、甲烷或者酒精。如俄罗斯的RD-火箭发动机,是目前人类最好的煤油发动机。
航天发动机原理从大概原理及结构上看来,好像航空发动机要比航天发动机要复杂一些,毕竟航空发动机多了很多部件。不但如此,航空发动机还有一个非常重要的因素,那就是重复使用,各种复杂环境下的多次飞行,没有哪家航空公司的飞机说飞一次就要更换一次发动机吧,这样非把它亏到裤子都没了。这也决定了它的可靠性,稳定性及寿命要求很高,换句话就是说对发动机的材料、机械加工水平、装配工艺都要求很高。航空发动机还有一个美誉,就是称它为工业皇冠上的明珠!
航空发动机细节展示而航天发动机一般来说都是一次性使用的(目前只有spacex的猎鹰火箭是可重复使用的),因此一般设计工作时间很短,火箭的发动机一般只工作十几分钟,最长的也就几个小时。所以相对来说,结构、材料、装配工艺、精密度的要求都比航空发动机低一些,马斯克星舰安装的猛禽发动机,甚至还用叉车搬运,在泥地上安装。
叉车搬运猛禽发动机这是否就说明航空发动机技术含量就全面碾压航空发动机吗?这也不是绝对的,毕竟双方各自侧重点不一样。火箭发动机一样包括推力室、喷注器、燃烧室、喷管、泵循环、控制系统、冷却隔热装置、等诸多结构,控制要求非常精确。不但要求极强的推力,还要求制造材料足够轻,而且材料需要耐受极度高温和极度低温,这绝对不是一件容易的事情,否则世界上火箭还不到处乱飞。
RS-25火箭发动机综合来说,航天发动机(如火箭发动机)更注重材料的耐热(冷)、材料强度和重量、推重比、燃烧室控制等方面;民航航空发动机更注重燃料的利用率、燃烧室结构创新、废气排放控制、噪音控制、燃油消耗控制等方面;军用航空飞机发动机则在耐高温涡轮材料、压气机能力、加力燃烧室技术、矢量喷气等方面更具有技术含量。
SLS火箭使用的RS-25发动机当然,上面所说的航天、航空发动机的原理,只是最简单的阐述,真正实现起来要难得多。