小民科|航天科技最重要的核心！火箭发动机到底有多难造？
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汽车跟飞机都是横着跑的 ， 而火箭在升空时却是竖着跑的 ， 单从这点上看 ， 我们就能明白 ， 要推动起整支火箭的同时 ， 还要给火箭一个强大的加速度 ， 可见火箭的发动机得需要多强大了吧 。
以我国现役最强的火箭长征5号为例 ， 在它867吨的体重之下装载了10枚发动机 ， 这样一平均下来 ， 每一枚发动机需要贡献的推力就达到了86.7吨 。
这样的推力 ， 在不需要任何空气滑翔阻力支撑的情况下 ， 两枚发动机就足以垂直的推起一架重达160吨的波音747飞机 ， 可这样的推力相较于洛克达因公司的F1发动机来说 ， 那根本上还不是一个水平上的 。
F1发动机曾装载在美国的土星五号上 ， 它一个仅8.4吨的体重就能够推起770吨重的庞然大物 ， 如此恐怖的推力 ， 它们五个拼装起来就可以推动将近3000吨的土星五号 。
虽然国内还有很多人认为那是一场骗局 ， 但在上世纪六七十年代的登月时代 ， 如果没有那么强大的火箭支撑其轨道的运载能力 ， 相信载人登月再安全返回的工程 ， 那几乎是不可能完成的 。
那么 ， 强大的火箭发动机的应用难度到底会有多大呢？
发动机的推力必然是火箭核心技术的首要关键 ， 因为只有发动机推力有足够的大 ， 它才可以推动几百吨 ， 甚至是几千吨重的火箭升空 ， 而在人类历史上最强大的火箭 ， 土星五号的一级火箭推力就达到了3500吨 ， 但比土星五号更强的苏联能源号重型火箭的更是达到了4000吨的级别 。
除了推力的要求 ， 发动机使用的材料必然是要足够的强的 ， 可以说 ， 火箭发动机需要承受的一个极端环境就是温度 。
发动机要承受高温 ， 这个一眼就能看得出来 ， 而实际上经大量的液氧液氢快速混合燃烧所产生高达数千度的高温 ， 如果发动机使用的材料承受不了这样的温度 ， 那么它们在火箭进入200公里高的入轨轨道之前早就变形 ， 甚至是融化了 。
除了高温之外 ， 发动机还要流进零下200℃左右的低温燃料 ， 这也就注定了它必须同时经受极热跟极冷的温度考验 。
火箭发动机强大的推力是建立在大量燃料燃烧的基础上的 ， 而火箭升空的过程中所消耗的燃料是以吨来计算的 ， 比如说美国的土星五号一级火箭每秒钟烧掉的燃料就高达13吨之多 ， 这样一秒所烧掉的燃料量就足以让一辆小汽车绕着地球赤道跑上4圈半呢 。
所以这样高消耗的要求就是燃料的流动速度必须要快 ， 而且在燃料燃烧之后排出燃气的速度就得高达数千米每秒 ， 因为只有达到这样的排气速度 ， 发动机才能给火箭一个强大的推力 ， 而这样的速度所附带出来的影响就是超强的振动 ， 超大的噪音以及超大的压力等等 ， 这些需要的就是发动机必须得有超强的结构强度才行 ， 而这强度其实也就说明了火箭发动机对材料上的要求极为严苛了 。
换个角度来说 ， 有些东西其实并不完全是我们没办法设计出来 ， 而是我们目前还造不出能承受那样的强度的材料 ， 所以推力也就没办法再进一步的突破了 。
实际上 ， 在发动机使用的材料在强度足够的同时 ， 它还需要足够的轻 ， 因为飞上天的东西不像在地上跑的 。
火箭的运输效率本来就非常低 ， 比如说美国登月时使用了3000吨的土星五号的才能将45吨的月球探测器跟宇航员还有返回舱送上月球 ， 可见这有效载荷能有多低了 。 如果发动机的质量太大 ， 这无疑是会降低火箭的有效载荷能力的 。
火箭表面上看就跟个液化气喷火枪一样 ， 感觉也什么 ， 但只要我们看到了发动机的结构就知道它远没有那么简单了 。
火箭的发动机包括有推力室 ， 泵循环 ， 喷注器 ， 喷管 ， 燃烧室 ， 冷却隔热装置 ， 控制系统等多种功能结构 ， 这些功能需要稳定性高的同时还要有可被精细操控的能力 。
不像汽车那样 ， 发动机出现了故障 ， 或许拖去修一下就可以了 ， 可是火箭发动机的不一样 ， 它们携带着昂贵的航天器 ， 所以要求这一系列的结构或者系统所组合而成的发动机不能出现任何问题 ， 因为对于火箭发射来说 ， 只有成功跟失败这两个概念 ， 而如果发动机的某个小细节出了问题 ， 那很有可能导致的就是整支火箭发射的失败 ， 进而导致惨重的损失 。
【小民科|航天科技最重要的核心！火箭发动机到底有多难造？】当然 ， 发动机的安全稳定性只是个基础要求 ， 但随着航天科技的发展 ， 高效环保的能源及提高发动机的效能比才是未来的核心 ， 而这核心的难度就在于 ， 必须尽力做到各方面都好 ， 但却又很难样样具优 。
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