512 火箭

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    而这就是挤压循环的基本原理，和其他的液体火箭循环方式不同之处在于，挤压循环不需要涡轮泵。尽管这导致此种循环方式性能较低，但也不是完全没有好处。比如提高了可靠性，将机械部件减少到了最低，并且推进剂在送入推力室之前不会相遇，也就避免了出现残液结冰的可能。

    不过挤压循环的问题也是显著的，随着增压气体注入推进剂贮存箱，增压效果会随着时间推移变得越来越差。如果要延长火箭发动机的工作时间，就必须携带更多的推进剂，与此同时增压气体也要加量，结果必然导致将要携带一个巨大的增压气瓶，而作为一个压力容器其质量可想而知的大。更糟糕的是，挤压循环工作时会对推进剂贮藏箱施压，对了保证推进剂贮藏箱的安全，必然也要加强其结构，而这也将导致重量飙升。

    也就是说挤压循环最后会陷入一个面多加水水多了再加面的恶性循环，其效能实在是有限。那么能不能跳出这个死胡同呢？

    答案是可以。为液体火箭发动机增压的办法人类很早就想到了，比如说风箱就是一个加压的好办法。在蒸汽革命时代，为了增强锅炉的燃烧效率，工程师就想到了强圧通风的办法，说白了就是给锅炉加一个鼓风的泵。

    俄国的航天先驱齐奥尔科夫斯基就最早意识到，要想充分发挥液体火箭的推进效率，就必须提高液体推进剂的压力，他很有前瞻性的提出了利用泵机对推进剂加压的方案。在1903年，这位航天先驱就绘制了一张液体火箭概念图。

    齐奥尔科夫斯基绘制的火箭是蛋型的，前部是乘员舱，后部是推进剂舱，分为液氧贮存箱和碳氢燃料箱，细长的液体火箭发动机位于火箭中轴线上。考虑到火箭发动机工作时将释放出大量的热，他想到了用耐热材料制造发动机，同时分流一部分低温液氧来冷却发动机，因此俄国人坚持认为齐奥尔科夫斯基最早提出液体火箭发动机的冷却思路。甚至这位先驱还设想液氧不仅作为推进剂的氧化剂，汽化后还供应成员呼吸。唯一比较可惜的是齐奥尔科夫斯基用于为推进剂增压的小活塞泵并没有给出其工作动力来源（这个很重要）。

    在齐奥尔科夫斯基之后，一个美国人接过了接力棒，罗伯特.戈达德在1914年准备在液体火箭上装一台汽油机驱动的活塞泵。不过经历了一系列的曲折试验之后，其设计并不可靠。

    回到苏联这边，在科罗廖夫不满足于挤压循环之后，泵压循环就是可行的方案了。所以火箭发动机巨匠瓦伦京.佩特洛维奇.格鲁什科站了出来。在二十世纪三四十年代，格鲁什科的设计局搞出了rd-1发动机，这就是那段时间苏联非常流行的混合动力发动机。活塞发动机通过变速箱分流一部分动力驱动rd-1的泵机为推进剂增压。但是格鲁什科偏好于采用燃烧稳定的硝酸氧化剂，这使得氧化剂泵的耐腐蚀问题非常棘手。一直到1944年，格鲁什科才比较好的解决了这个问题。

    这么说吧，戈达德的方案是小活塞机带动大火箭，而格鲁什科则是用大活塞机带动小火箭，不过他们的尝试都不太成功。真正推动泵压循环的还是前面说到的那位天才冯.布劳恩。

    在设计a-4火箭（就是后来著名的v-2导弹）时，冯.布劳恩跳出了挤压循环的条条框框，引入了大量的新技术，最重要的自然是泵压循环，他很自然的想到直接用泵来输送推进剂，但是用什么动力来驱动这台泵机就是大问题了。你想想导弹的每一分重量都是宝贵的，总不能装死重的活塞发动机作为动力来源吧？

    解决这个问题的突破口不在冯布劳恩，而在另一位德国工程师手里，此人叫赫尔姆斯.******。这位当年在帮德国海军搞先进潜艇研发，他主要负责动力这块。

    众所周知，常规潜艇受限于蓄电池的水平，隔一段时间就得上浮打开柴油机带动发电机给电池充电。那么有没有一种办法让潜艇摆脱这种限制呢？

    最好的办法自然是核动力，不过那个年代还不现实。为此工程师想了很多办法，比如干脆携带多一点氧化剂，咱们在海底也能开柴油机发电，比如苏联在二战中就尝试过储存液氧，不过低温储存的液氧危险性实在太大，弄不好就要爆，自然的俄国人是失败了。

    ******想到的办法是双氧水，这玩意儿比液氧安全一些。可以常温储存，更重要的是，双氧水催化分解时可以长生富含氧气的水蒸气，温度可以达到五百度，这个温度足以使烃类或者醇类燃料自然。也就是说无论是双氧水直接催化分解，还是进一步与燃料混合燃烧都非常适合驱动涡轮机，这种涡轮机就叫******透平。

    当然双氧水具有强氧化性，还是相当危险的。比如1934年3月，冯布劳恩的助手沃姆克博士将双氧水同酒精混合时就发生了爆炸，当场炸死了包括沃姆克在内的三人，一度的双氧水加酒精的思路被禁止。

    好在很快德国空军通过实验证明将********盐溶液作为催化剂喷射到高浓度的双氧水中可以触发稳定的分解反应，这才使得德国人重新捡起******透平这条路。比如说v-2的涡轮泵就是由双氧水分解驱动的，由于其中并没有发生燃烧反应，因此这种泵只能叫气体发生器，而不能叫燃起发生器（很重要）。

    v-2上有a、b两个贮藏箱，a箱里是作为催化剂的********盐溶液，b箱贮藏的是80%浓度的双氧水。它们在气体发生器内相遇之后发生一连串的反应，主反应是双氧水的催化分解，由于这是放热反应，而且反应相当剧烈，因此生成的是氧气和水蒸气。副反应是********受热后自身的分解，生成的是高锰酸钠、二氧化锰和氧气，副反应增大了氧气的生成量，是一大利好。

    这些生成的气体推动涡轮泵输出3800转/分的580马力功率，驱动燃料泵和氧化机泵运转，使酒精和液氧的流量分别提高到58千克/秒和72千克/秒。

    当时v-2的推进剂标准加注量是酒精8360磅、液氧10800磅，涡轮泵全速工作时实际只够发动机工作一分钟多点。而正是这一分钟多的上升段，就足以使v-2携带一枚近一吨的弹头飞出三百公里。

    似乎是这很给力，但是对于科罗廖夫来说，这远远不够用。气体发生器跟后来燃起发生器相比还是太小巫见大巫了。科罗廖夫的想法是用燃起发生器取代v-2上的气体发生器，让涡轮泵的功率变得更大！

    当然一开始科罗廖夫和格鲁什科还没有走那么远，他们打算是改良v-2的设计。准备将********盐溶液替换为镀银镍网催化器。他们发现使用镀银镍网时，70%浓度的双氧水分解产物温度就能达到233度，而90%的双氧水则能够达到740度。不过唯一的缺点是这种催化剂的活性是有时间限制的，仅仅只有两个小时。

    经过一连串的试验，新的采用固体催化剂的r-7火箭的原始模型诞生了。其rd-107/108涡轮泵结构还比v-2有了更多的优化，除了驱动氧化机泵和燃料泵之外，还带有齿轮传动的两台副泵，其中一台专门用于为气体发生器供应双氧水，这样就不必像v-2一样在双氧水箱采用氮气挤压输送方式。

    毫无疑问，r-7的原型算是青出于蓝了，实现了v-2所不能实现的高度集成化。但是科罗廖夫和格鲁什科就是不满意，因为其工作效率真心是不高。所以当时科罗廖夫一方面继续完善r-7的设计，另一方面也在试图突破v-2条条框框。

    很快科罗廖夫就找到了思路，在他看来问题就出在了双氧水上。既然双氧水催化分解反应很碍事，那么不妨就直接用主燃烧室所用的推进剂，让它在单独的燃烧室内混合燃烧，但工作的温度可以想方设法的控制得低一点。这样的独立燃烧室就是燃气发生器，产生的是真正的燃气。使用时只需要少量的压缩气体将推进剂吹入燃气发生器，一旦燃气发生器开始驱动涡轮就可以接管为推进剂增压的工作。这多方便！

    当然，在1944年这还仅仅是一个大体的设想，就算是科罗廖夫也仅仅只是将其当成了远景规划。在当前，他主要精力还是大改的大号v-2，也就是苏联的r-7火箭。

    1944年十月，在kgb的资金支持下，rd-107发动机进行了试车，初步验证了其可靠性。接下来的两年之内，这种试车还要进行数十次，直到其完全成熟之后，才会开始下一轮的试验，也就是实弹检测。

    对于李晓峰来说，如果一切顺利的话，在1950年以前，就能获得能够抛投原子弹，而且射程在8000公里以上（初步估算）的导弹，这对于苏联未来的国家安全和国际影响力是至关重要的。(未完待续。)