只能推动A4纸?重大突破!百千瓦级霍尔电推成功,它代表星辰大海



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2022年1月28日 , 中国航天科工集团官方微博发布了一个大新闻:

航天五院510所研制的大功率霍尔电推进技术获得重大突破 , 标志着我国在大功率电推进技术领域内 , 百千瓦级霍尔推力器性能达到国际先进水平 。
在地面试验中 , 单通道霍尔推力器以Xe为工质 , 最大功率达到105千瓦 , 最大推力达到4.6N , 以氪为工质最高比冲超过5100秒
这种发动机将为未来载人登月、在轨服务以及载人登陆火星等提供关键技术支持 , 可以说是当前飞向星辰大海最理想的发动机 。

霍尔电推进发动机:推力那么小 , 究竟能干嘛?我们经常以只能推动一张纸来形容离子电推发动机 , 比如我国正在建设的天宫空间站上就使用了LT-100型霍尔电推发动机 , 其推力为80mN , 总共四台发动机 , 2台主推 , 2台备份 , 它就是未来天宫空间站轨道维持的主力发动机 。

化学火箭不香吗?为何还要搞微推力发动机?在地球上将物体推进的办法很多 , 比如用内燃机驱动轮子 , 或者驱动水里的螺旋桨 , 在空中可以用喷气式或者螺旋桨推进 , 有用摩擦力的 , 也有使用螺旋桨拨动水或者空气取得反作用力推动自身前进 。

那么从地面到大气层内再到太空呢 , 有没有一种发动机是通吃的?这就是火箭发动机 , 它自带燃料和氧化剂 , 通过涡轮泵以各种循环进入燃烧室后发生剧烈的燃烧反应 , 高温高压的燃气经过喷管膨胀 , 向发动机后方喷出就形成了推动火箭前进的力量 。

为了驱动沉重的火箭飞上太空 , 火箭燃料与氧化剂大量泵入燃烧室 , 比如土星五号的一级火箭重达2300吨 , 绝大部分都是燃料 , 只有168秒就全部烧完了 , 平均每秒烧掉13吨 , 是不是很恐怖?

当然在大气层内为了尽早将火箭送往太空 , 这是非常有必要的 , 但当航天器长期在轨或者要飞向月球以及火星时 , 化学火箭的大推力但燃料消耗速度太快就成了一个大问题 。
如何燃料烧得更久?
土星五号的恐怖燃料燃烧速度实在太吓人 , 假如能让火箭燃料烧得更久一些 , 不就可以解决问题了吗?这里必须要来了解一个比冲的概念:
这个概念很多朋友都不太理解 , 直观一点理解就是1牛顿重量的物质持续产生1牛顿推力的时间 , 这个值越大越好 , 简单的理解就是燃料利用率 , 比冲越高 , 效率也越高 , 同样重量的燃料让火箭飞得更远 , 或者同样的距离燃料消耗更少 。

如何增加火箭的比

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