国外媒体为何云云关注朱雀二号发射败北？殊不知中国差点创造汗青

12月20日，朱雀二号首飞败北。
原来，就“运载火箭发射”自己的难度来说，发射乐成或失败，都有大概。但对于此次“朱雀二号发射败北”，西方媒体和很多国外航天爱好者却表现特别外地关注。
太空消息网标题总体还算中肯，说“中国民营甲烷燃料火箭汗青性初次发射以失败告终”；彭博社则开始明里暗里“拉偏架”，说“中国初创公司盼望甲烷动力火箭能击败SpaceX进入轨道”……
朱雀二号为何云云受关注？机密就藏在这些标题里——朱雀二号不但仅是中国民营航天初次发射的液体火箭，更是举世首个发射的液氧甲烷火箭！

朱雀二号
液氧甲烷火箭早已是业内公认的“航天风向标”。假如朱雀二号首飞乐成，无疑将创造汗青！
液氧甲烷火箭，航天业新宠儿

研究液氧甲烷火箭的，远不止朱雀二号。SpaceX的猛禽2号发动机、蓝色开端的BE-4发动机，都是个中代表。
航天巨头为何纷纷转向液氧甲烷火箭研发？真要细说，这应该是一部“火箭燃料进化史”。
根据所用燃料形态差别，火箭可以分为固体燃料火箭和液体燃料火箭两大类。
固体燃料火箭重要用的是预先肴杂加注的固体推进剂，发射前的预备周期短、反应敏捷，比力得当提供短期大推力时使用。不外，由于固体燃料火箭的工作时间较短、加快率大不好控制、重复启动困难，在现实的火箭发射中，越来越少见了。
现在，我们见得最多的，是液体燃料火箭。

和固体燃料火箭相比，液体燃料火箭的总体运载本领强、可控性更高，团体技能现在也趋于成熟。假如说另有什么是液体燃料火箭积极的方向，“发动机燃料选择”就是此中之一。
我们先来看看最常见的液氢液氧组合。
这个组合是现在液体燃料火箭发动机燃料组合中比冲最高的。而“比冲”是用于权衡火箭或飞机发动机服从的告急物理参数，比冲越高，意味着发动机服从越高、单位重量的推进剂产生的推力越大。
正确点说，这个组合的比冲不是“最高”，是“无与伦比的高”。按照维基百科数据，液氢液氧的真空比冲能到达455秒，而液氧火油的真空比冲仅能靠近360秒。
固然，这种“无与伦比的本领”也须要代价。有航天爱好者曾讥讽液氢液氧火箭，说它：又贵又胖。
一方面，液氢和液氧的沸点和凝固点差别，所需的储存条件比力苛刻。要实现二者用差别温度储存，就得砸钱；另一方面，液氢的密度太小了，只有70.85千克/立方米。要知道，水的密度但是1000千克/立方米。云云一来，想装下富足飞行的液氢，火箭的总体筹划就逃不出一个“胖”。
说到这儿，你能明白为什么我们把用液氢液氧做芯级动力的长征5号称作“胖5”了吧？

胖5
除了液氢液氧，另有一个液氧火油组合。刚刚提过，液氧火油的理论真空比冲仅能靠近360秒，性能固然差一些，但它胜在自制、实惠，性价比高——火油可以在靠近液氧的温度储存，不消像液氢液氧那样搞两套储存方案“砸钱”。同时，火油的密度可以高出1100千克/立方米，储存空间也比液氢小了不少。
唯一须要思量的是，火油的含碳量比力高，发动机积碳征象会比力严肃，倒霉于重复使用。但综合来看，假如只是发射低轨道卫星，它照旧可以拼一拼“性价比之王”。

液氧火油组合的猎鹰9号火箭
除了上述两种，另有一个四氧化二氮+偏二甲肼组合。
四氧化二氮+偏二甲肼组合的理论真空比冲略低于火油，其最大的特点是：常温燃料。也就是说，不消点火，把这两个肴杂在一起就能直接燃烧发力。
是不是以为这个组合还挺方便？但还得思量一点，四氧化二氮和偏二甲肼都是剧毒的致癌物，燃烧不充实产生的四氧化二氮残留物也有剧毒和强腐蚀性。业内黑话“毒发”说的就是这个。
看到这里，实在就能明白为什么液氧甲烷组合能杀出重围了。
从功能上看，液氧甲烷的理论真空比冲靠近370秒，略高于液氧火油；
从两种燃料的组合上看，液氧和甲烷之间的温差较小，甲烷自己的密度也不低，不会像液氢液氧那样又贵又胖；
从燃烧发射上看，它既不像四氧化二氮+偏二甲肼那样有剧毒，也不像液氧火油那样燃烧后会有严肃的积碳标题，可以重复使用。
如许的组合，也难怪是各国争抢的重点。
各国争抢，发动机筹划很告急

前面也提到了，研究液氧甲烷火箭的，不止我们。
各国发力的关键之一，就在于液氧甲烷发动机的循环结构筹划。
从公开资料来看，现在的液氧甲烷发动机循环结构总体可以分为：开式循环（燃气发生器循环）、闭式循环（富氧）、闭式循环（富燃）、全流量（分级燃烧循环）4种。

通常环境下，液体火箭发动机都会配有一个预燃室。预燃室之以是存在，是为了先燃烧一部门燃料，推动涡轮泵将燃料和氧化剂挤到燃烧室，进而驱动发动机运转。

开式循环是直接将预燃室内燃烧产生得废气直接排放到外貌。如许的筹划固然简单，但却轻易造成燃烧室温度过高，有破坏涡轮叶片的风险。
相比之下，闭式循环（富燃）在肯定程度上办理了这个标题。它给预燃室配备的燃料更多、氧化剂更少，使用那些不能完全燃烧的燃料平衡预燃室温度。唯一的缺点是：浪费燃料。而且，在用液氧火油组适时，会产生结焦征象。
反过来，预燃室中的燃料少一些，氧化剂多一点，就是闭式循环（富氧）。它在肯定程度上办理了液氧火油产生的结焦标题，但燃料充实燃烧会使团体温度会非常高，对干系质料的选择上提出了更高的要求。

使用开式循环的梅林发动机
全流量分级燃烧应该可以算得上是现在最“完善”的办理方案。它直接设有两个预燃室，一个富氧、一个富燃。属于是让两种循环方式直接优劣互补了。但这种方式对技能要求非常高，放眼举世，临时也只有“猛禽”全流量循环发动机投入使用了。

朱雀二号
据公开资料，此次的朱雀二号发动机，用的是开式循环模式。
不外，开式循环大概导致的温度过高标题，未必就是此次发射失败的缘故原由。
官方消息称：朱雀二号的火箭一级、二级主机飞行正常，二级游机工作非常，发射任务败北。具体缘故原由仍在进一步分析排查。
长征五号运载火箭总筹划师李东也表现，像这种大型低温火箭，在举世首飞的乐成率只有50%。作为举世首飞的民营液氧甲烷火箭，朱雀二号当得起一句：虽败犹荣。