目前世界最大推力火箭发动机

下面是小编整理的目前世界最大推力火箭发动机，希望大家喜欢。

目前世界最大推力火箭发动机

该用什么来代表逝去的那个苏联的航天科技水平呢?有人说用Спутник(斯普特尼克)，人类发射的第一枚人造地球卫星;有人说用暴风雪号航天飞机;而小编认为，那些都已经属于过去了。不如用RD-170火箭发动机来体现那个曾经的苏联在探索宇宙的过程中达到的一个技术高度。让我们一起来了解下吧。

RD-170火箭发动机是人类有史以来研制的推力最大的多燃烧室液体火箭发动机。这款拥有4个燃烧室，1台涡轮泵和2个预燃室的发动机的海平面最大推力为740吨。很多人想要比较土星5号火箭的F-1火箭发动机F-1是世界上推力最强的单燃烧室发动机，而RD-170则是世界上推力最强的多燃烧室发动机。

为什么RD-170的比冲要比F-1的高?

众所周知，比冲是衡量一款火箭发动机效率的重要指标。比冲的定义为：火箭发动机单位重量推进剂产生的冲量，或单位重量流量的推进剂产生的推力。RD-170火箭发动机的真空比冲比F-1火箭发动机高11.2%。其主要原因是RD-170采用了先进的补燃循环工作方式。在小火箭的微信公众号文章《F-1:史上最强的单燃烧室液体火箭发动机》中，我提到了F-1火箭发动机采用燃气发生器循环方式。这种方式使得火箭发动机的推进剂组合密度较低，在产生大推力的同时，几乎不可避免地需要一个非常大的发动机尺寸。如今，更好的大推力液体火箭发动机的工作方式实际上是补燃循环。按照迄今为止，火箭工程师们对发动机的了解，补燃循环的比冲比燃气发生器的比冲要高10%左右。

另外，采用燃气发生器的工作方式的发动机，会因涡轮废气的排放损失1%以上的比冲，而且这种情况会随着燃烧室压力的增加而越发明显。采用了补燃循环的RD-170发动机则不用担心这些，可以把室压做得高高的，效率和性能提升明显。在这一点上，RD-170又胜过了F-1。当然，作为一款在1985年4月13日才首次实用的发动机来说，RD-170比在上世纪60年代就推动土星5号火箭的F-1发动机出现得晚，在技术上有所进步是可以理解的。

为什么RD-170的室压可以这么高?

RD-170的比冲比F-1火箭发动机高11.2%可以理解，可是RD-170是怎样把燃烧室压力提升到了F-1火箭的3.5倍的水平的呢?苏联人在这方面的设计比美国人高明这么多么?

其实是美国人的技术标准把美国人自己给坑了。

翻阅上世纪60年代和70年代的美国人的火箭发动机技术标准，里面赫然有这样一条限制：采用液氧煤油燃料的液体火箭发动机，其燃烧室压力不得超过7MPa!

这是美国的工程技术人员从多年的试验数据中总结出来的一个结论，其中当然不乏一些血的教训。美国人发现，当燃烧室的压力过大时，煤油很容易在燃烧室内壁上结焦，之后便是不可逆转、难以控制的喷管损毁和发动机爆炸的事故。

在这样的技术标准限制下，推动土星5号火箭的F-1火箭发动机的燃烧室压力被定为7MPa，这已经是技术标准内的最高值了。可以说，F-1火箭发动机的设计人员严格地遵守了技术标准，而且同时做了提高发动机性能的最大努力。

那么问题又来了，既然美国人自己限制了燃烧室的压力以防止结焦现象的出现。那么，为什么苏联人的火箭发动机有这么高的燃烧室压力，却极少出现结焦和爆炸的情况呢?

这个问题的答案，需要我们把目光从火箭发动机的试车台和实验室绘制图纸的桌子上暂时挪开，到苏联广袤的土地上去寻找了!

曾经的苏联有着世界上最大的领土面积。

在这片土地下面，有着丰富的石油和天然气储存量。

而在里海西岸中部的那个向海里突出的尖尖角这里，有个叫做 阿塞拜疆 的地方。

早在公元前7世纪，这里就是拜火教的圣地。实际上，阿塞拜疆巴库油气田附近的苏拉汗尼神庙向来就是印度存放圣火之地。

1924年，阿塞拜疆比比海巴特港的人工岛上，建起了世界上第一口离岸石油钻井平台。这口油井的产量当年就达到了整个巴库地区的10%。

到了1941年，阿塞拜疆的油井的钻井深度就有了深达3400米的记录。

二战期间，希特勒制定了“蓝色计划”，试图占领高加索的油田。为了保险起见，苏联用灌注水泥的方式毁掉了大量油井，并炸毁了几乎所有上规模的炼油厂。1万多名炼油工程师被撤退到苏联后方。这片曾经优质原油产量占全苏联70%的油田陷入了低谷。

上世纪60年代，阿塞拜疆石油产业迅速复兴，尤其是里海石油的开采更是占到了阿塞拜疆的60%。以RD-170为代表的火箭发动机计划需要大量的煤油供应。在一定程度上促进了先进炼油技术的发展。图为摄于阿塞拜疆巴库的油田场景。

这块被拜火教信徒奉为圣地的地方，其出产的石油果然不同凡响。

苏联的高燃烧室压力的火箭发动机在点火测试的过程中，极少出现结焦的现象。首先要感谢的就是这片土地提供的原油。当然，苏联人包括美国人发现大型液氧煤油火箭发动机的结焦居然与原油有关的事实已经是很以后的事情了。可以说，苏联的火箭发动机设计师一直在享受着大自然给他们的恩赐。

阿塞拜疆的油辛烷值高，杂质少，而对于火箭发动机最关键的一点是：含硫量极低!

美国的煤油中，硫含量通常在50PPM，而苏联则盛产硫含量小于20PPM的高品质萘基油。图为阿塞拜疆油田向外输出石油的管线。

另外，西伯利亚地区出产的原油也有着不错的品质。纯净的煤油让苏联的火箭发动机即使在很高的燃烧室压力下，也较少出现结焦的现象。他们当然也就没有什么燃烧室压力不得超过7MPa的奇怪限制了。

后来，美国人发现了燃烧室煤油结焦的症结所在，甚至摸清楚了硫化亚铜等燃烧室内杂质的生成机理。然而，这已经为时已晚。上世纪70年代后，大部分美国的科研人员已经彻底放弃了高燃烧室压力的液氧煤油火箭发动机的研制，转而研发液氢液氧发动机了。(不过，这从客观上促进了航天飞机主发动机的出现，可谓是失之东隅，收之桑榆。)

英雄迟暮，RD-170差点随着那个帝国离去

1985年4月13日，第一枚天顶号运载火箭从拜科努尔航天发射场发射，虽然没有把模拟的有效载荷送入轨道，但是RD-171发动机工作正常。问题出在第二级的RD-120发动机上。1987年5月15日，苏联发射了第一枚能源号运载火箭。然而，到了1988年11月15日，随着能源号的最后一次发射，所有的大型航天项目都面临着被终结的命运。到了上世纪90年代初，这个红色帝国倒下的时候，RD-170系列也终于和苏联的火箭暂时告别了。

但是，那时候，RD-170发动机已经成功进行了618次发射，在累计69579秒的燃烧时间内，她证明了自己的可靠性。并且一次又一次地展示了世界上推力最大的液体火箭发动机的魅力。

后来，美国、俄罗斯、乌克兰和挪威的四家公司共同投资的海上发射公司成立了。天顶号火箭带着RD-170发动机一起，获得了新生。注意，上图的天顶号火箭的第一级的四个喷口，出自同一台RD-171发动机(RD-170发动机的伺服机构增强版本。)这枚起飞重量462吨的火箭由1台发动机托起。注意，带有浓厚的乌特金设计风格的火箭发射装置。

RD-180远渡重洋，为美国航天发射贡献力量

美国过早放弃了高燃烧室压力的大型液氧煤油火箭发动机的研究转而开始琢磨大推力的液氢液氧发动机。同时，美国在冷战时期储备了大量的大推力固体火箭发动机的产能，这使得即使没有RD-170那样的优秀的液氧煤油火箭发动机，美国人也能够靠液氢液氧发动机和大推力固体火箭发动机把航天飞机送上太空。

不过，液氧煤油发动机的这门课迟早是要补上的。只是，美国人找到了一个捷径，那就是，买。

苏联解体后，普惠积极运作，买来了RD-120液氧煤油发动机。而美国航空喷气公司则引进了苏联登月计划中设计的NK-33液氧煤油发动机。洛克希德·马丁公司看中了RD-170发动机，不过他们感觉用不上推力这么大的发动机，于是购买了100多台RD-180。虽然这有点趁火打劫的味道，不过至少让RD-170/RD-180的研发团队保留了下来。图为俄罗斯动力机械科研生产联合体的厂房内，一名工程师正在检查一台RD-180发动机。注意，厂房的墙上，有R-7弹道导弹和SS-18撒旦洲际弹道导弹的照片，默默诉说着曾经的那个帝国的荣耀。

RD-180是RD-170火箭发动机的燃烧室减半版本。RD-170有4个燃烧室，去掉2个后，便成了RD-180的雏形。不过，RD-180把RD-170的25MPa的燃烧室压力进一步提升到了25.7MPa，这使得燃烧室数量减半的RD-180的推力不是RD-170的一半，而是390.35吨，约为RD-170推力的52.8%。可以说，如果能源号火箭的项目没有戛然而止的话，RD-170，包括此后的RD-180的推力仍有进一步提升的可能。然而，历史是不容我们假设的。上图为俄罗斯动力机械科研生产联合体的厂房外景。RD-170的灵魂在这里游荡，注视着RD-180远渡重洋，为美国的火箭提供动力。

俄罗斯动力机械科研生产联合体的工程师和技术工人正在为美国的宇宙神运载火箭生产RD-180发动机。