近日，長(zhǎng)征九號(hào)火箭總設(shè)計(jì)師張智在航太科技集團(tuán)第十二屆珠海航展媒體通氣會(huì)上首次公開(kāi)介紹了長(zhǎng)征九號(hào)的有關(guān)情況。其中，關(guān)於這“科幻級(jí)”的中國(guó)未來(lái)火箭之王，何時(shí)能走入現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，張智表示，長(zhǎng)征九號(hào)計(jì)畫(huà)在2028年至2030年首飛，目前研製進(jìn)展順利。此外，長(zhǎng)征九號(hào)將作為中國(guó)新一代運(yùn)載火箭中的一員，不日將于珠海航展上向大家推介。
眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)在火箭上的重要地位堪比心臟對(duì)人體的重要性。想想，若是發(fā)動(dòng)機(jī)這顆“心臟”停止了跳動(dòng)，也就是沒(méi)了動(dòng)力，火箭動(dòng)都動(dòng)不了，哪裡還能升天??！而這也意味著火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是航空航太高科技極其重要的組成部分。首先，我們先瞭解一下長(zhǎng)征九號(hào)的大概，它的高度超過(guò)九十米，箭體直徑為十米級(jí)。這點(diǎn)很重要，沒(méi)有足夠大且強(qiáng)大的“身體”，怎麼裝得下“五臟六腑”，何況還不止五個(gè)“心臟”呢。話(huà)說(shuō)，人可是有且僅有一顆心臟，可是吧，這長(zhǎng)征九號(hào)有著比九尾狐尾巴數(shù)量更多的“心臟”。接著，我們一起來(lái)數(shù)一數(shù)長(zhǎng)征九號(hào)的“身上”到底裝了多少顆“心臟”，這樣我們更能明白其重要性，雖不可言喻，但不容忽視。以下拿出長(zhǎng)征九號(hào)的幾顆“心臟”供大家想像：
——芯一級(jí)配置4臺(tái)500噸級(jí)推力高壓補(bǔ)燃液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)
——芯二級(jí)配置2臺(tái)220噸級(jí)推力高壓補(bǔ)燃?xì)溲醢l(fā)動(dòng)機(jī)
——芯三級(jí)配置4臺(tái)25噸推力膨脹迴圈氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)
——每個(gè)助推器配置2臺(tái)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)
尤為重要的一點(diǎn)是，這些個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的材料要足夠好，才能個(gè)個(gè)有足夠強(qiáng)的“生命力”推動(dòng)火箭，使得火箭整體的性能達(dá)到最佳水準(zhǔn)，從而適應(yīng)太空環(huán)境對(duì)其提出的高要求。因而，通常要求發(fā)動(dòng)機(jī)這顆“心臟”要有極佳的耐高溫、耐極低溫、抗疲勞、抗腐蝕等性能，也要有高的比強(qiáng)度、比剛度和良好的加工性能。其中，比強(qiáng)度也就是“強(qiáng)度－重量比”，由材料的強(qiáng)度（斷開(kāi)時(shí)單位面積所受的力）除以其表觀(guān)密度所得。而比剛度也就是“比彈性模量”，是指材料的彈性模量與其密度的比值。
所以呢，不管怎麼說(shuō)，這顆“動(dòng)力心臟”至少得是高溫合金長(zhǎng)成的。而這就得先說(shuō)說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)是怎麼獲得推力的？大部分的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都是靠排出高溫高速燃?xì)鈦?lái)獲得推力，固體或液體推進(jìn)劑在燃燒室中高壓燃燒產(chǎn)生燃?xì)?。你想吧，要獲得那麼大的推力上太空，這得要多少燃?xì)獍?？而這自然得能持續(xù)耐高溫，在極限超高溫下保持高強(qiáng)度且輕盈的材料——某種高溫合金——才能滿(mǎn)足吧。
據(jù)悉，目前，用於火箭發(fā)動(dòng)機(jī)耐高溫合金的材料主要以一定量的鎳或者鈷為基礎(chǔ)，再添加一些諸如鎢、鉬、錸、鈦、鈮、鉭、錳、鋁、釩等難熔金屬而成。然而，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研發(fā)可不是一般的複雜，需要特殊的配比才能將各種難熔金屬的性能發(fā)揮到極致。當(dāng)然，這也意味火箭“動(dòng)力心臟”的材料配方是各國(guó)航空航太工業(yè)的核心機(jī)密，哪是我等可以知曉的。但是，據(jù)已經(jīng)公開(kāi)的資料來(lái)看，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、燃?xì)舛?、空氣舵和鼻錐等部件都是採(cǎi)用鎢銅合金材料製成的。鎢銅合金材料的魅力何在？鎢銅合金可以耐得住高溫（3000K~5000K）、經(jīng)得住高溫氣流沖刷，此外，鎢和銅的組合可是“大丈夫”般的存在，“能屈能伸”。為何這麼說(shuō)？銅在高溫下?lián)]發(fā)形成的發(fā)汗製冷作用（銅熔點(diǎn)1083℃），可以降低鎢銅合金表面溫度，這使得採(cǎi)用鎢銅合金製成的發(fā)動(dòng)機(jī)部件可以在高溫極端條件下使用。
