800噸推力！“沙皇引擎”點(diǎn)火在即

近日俄羅斯媒體報道稱，俄羅斯已經(jīng)開始生產(chǎn)被認(rèn)為是世界上推力最大的“沙皇引擎”——新型液體火箭發(fā)動機(jī)RD-171MV。這一發(fā)動機(jī)計劃用于正在研發(fā)的“聯(lián)盟-5”中型運(yùn)載火箭的第一級發(fā)動機(jī)及“葉尼塞”重型運(yùn)載火箭。RD-171MV發(fā)動機(jī)推力超過800噸，位居世界首位，同時它還可重復(fù)使用10—15次。

對此，航天專家葛明龍告訴科技日報記者：“RD-171MV發(fā)動機(jī)是目前世界推力最大的液體火箭發(fā)動機(jī)，比美國載人登月用的土星五號運(yùn)載火箭的F-1發(fā)動機(jī)的680噸推力還大一百多噸。不過有所不同的是，RD-171MV是雙渦輪泵四推力室的組合發(fā)動機(jī)，F(xiàn)-1是單渦輪泵單推力室的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)。雖然標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)的單體推力室和渦輪泵的研制難度大，但一旦研制成功，單體可靠性高。當(dāng)然，只要發(fā)動機(jī)能達(dá)到高可靠性，組合發(fā)動機(jī)也不失為一種好的設(shè)計。”

同時，RD-171MV發(fā)動機(jī)使用了液氧煤油推進(jìn)劑并采用高壓補(bǔ)燃（分級燃燒循環(huán)）系統(tǒng)，是地面比沖有望達(dá)到316秒的高性能發(fā)動機(jī)，比F-1常規(guī)液氧煤油發(fā)動機(jī)的265秒比沖高得多。它還可重復(fù)使用10—15次，大大降低發(fā)動機(jī)的使用成本，是高可靠性發(fā)動機(jī)。F-1是一次性使用的常規(guī)發(fā)動機(jī)，雖然制造成本低些，但使用成本高。

記者了解到，目前俄羅斯最大推力的火箭發(fā)動機(jī)是RD-170，推力達(dá)740噸。

“RD-170用在了‘能源’號運(yùn)載火箭上，1988年11月15日圓滿完成運(yùn)載‘暴風(fēng)雪’號航天飛機(jī)的發(fā)射。該發(fā)動機(jī)是液氧煤油高壓補(bǔ)燃的雙渦輪泵四推力室組合發(fā)動機(jī)，其與稍作改進(jìn)的RD-171M發(fā)動機(jī)是研制RD-171MV發(fā)動機(jī)的藍(lán)本。”葛明龍科普道，“鑒于蘇聯(lián)解體后，還未見俄羅斯實際使用‘能源’號運(yùn)載火箭及其RD-170、RD-171M等發(fā)動機(jī)，再加上RD-171MV發(fā)動機(jī)的推力加大并且宣稱能多次重復(fù)使用，研制難度較大。不過有成功過的藍(lán)本，今年年底前點(diǎn)火試驗和2021年首飛還是可能的。”

俄羅斯專家表示，制造這一火箭發(fā)動機(jī)是俄航天領(lǐng)域的一個突破，它將讓俄羅斯在火箭發(fā)動機(jī)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。今天，只有俄羅斯能制造最完美的發(fā)動機(jī)，美國排在第二位，其他國家都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。

對此，葛明龍表示了肯定：“液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)排名世界第一的是俄羅斯，主要包括了RD-170、171M、171MV、180、191等大推力高壓補(bǔ)燃液氧煤油發(fā)動機(jī)。位居世界第二的是美國，主要是100噸推力級J-2氫氧發(fā)動機(jī)和200噸推力級RS-25、RS-25D/E等高壓補(bǔ)燃?xì)溲醢l(fā)動機(jī)。目前可以肯定地說，美國在這方面落后俄羅斯，甚至?xí)簳r落后中國的高壓補(bǔ)燃液氧煤油發(fā)動機(jī)技術(shù)。”

“不過，不用俄羅斯的RD-171MV發(fā)動機(jī)，美國也能研制出相當(dāng)級別的重型運(yùn)載火箭。NASA（美國國家航空航天局）的SLS Block 2重型運(yùn)載火箭有兩個推力1600噸級的固體火箭助推器，芯級火箭用的是4臺海平面推力190噸的RS-25D/E高壓補(bǔ)燃?xì)溲醢l(fā)動機(jī)。美國SpaceX公司的多用途‘大獵鷹火箭’BFR則研制了300噸推力級Raptor高壓補(bǔ)燃液氧甲烷發(fā)動機(jī)，進(jìn)行31機(jī)和6機(jī)并聯(lián)。”葛明龍指出。

很多人關(guān)心，俄羅斯這款或許是世界推力最大的火箭發(fā)動機(jī)未來是否能安裝在洲際導(dǎo)彈上。對此，葛明龍表示：“火箭發(fā)動機(jī)和洲際導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)可以通用，其前提是使用無毒可貯存推進(jìn)劑。但是，在固體洲際導(dǎo)彈已經(jīng)發(fā)展越來越好的情況下，要不要走這條路還需要深入論證。”

可以肯定，RD-171MV發(fā)動機(jī)不會用于洲際導(dǎo)彈，它將用在“聯(lián)盟-5”中型運(yùn)載火箭和“葉尼塞”重型運(yùn)載火箭上。因為冷凍型液氧不適合用作洲際導(dǎo)彈的氧化劑，且洲際導(dǎo)彈不需要大到800噸的推力。即便有這樣大的洲際導(dǎo)彈，其實用性和機(jī)動性也會很差。