发射时没事,回收时特显眼! 长十乙火箭回收冒黑烟,是出故障了? 长十乙精准落网前,火箭顶部为啥一直冒滚滚黑烟? 有故障出现吗?

长征十号乙一子级从天而降,精准落在海面网收平台,让无数人看了多遍依旧热血沸腾。但可能细心的网友发现,长征十号一子级返回时候,火箭顶部怎么在一直冒黑烟呢?是出故障了吗?

先说结果,那团确实是黑烟,但有黑烟不代表故障,反而是火箭一子级工作正常的标志。

为啥正常是冒黑烟呢?这里圈叔就不得不提黑烟的来源了。冒黑烟的是火箭的一子级,那一子级用的是什么发动机?没错,是液氧煤油发动机。具体来说,是并联了7台YF-100K液氧煤油发动机。在长征十号乙火箭起飞时候,能产生大约890吨的推力。

煤油作为燃料,和甲烷与液氢相比,天生就显“脏”。为啥这么说呢?因为煤油的碳氢比比较高,燃烧时候更容易产生碳颗粒。说白了就是,煤油发动机工作时,本身就容易冒黑烟,这个是发动机燃料的固有特征。所以,火箭发动机冒点烟,是再正常不过的事了,不必惊慌。

那既然同是煤油发动机冒烟,为啥刚发射的时候几乎看不到黑烟呢?或者说没有返回时候如此明显呢?

其实道理特简单,因为发射时候火箭是往上冲的。几百吨的火箭拔地而起,速度极快,发动机喷射出来的高温火焰流,带着黑烟一下子就被极大的速度冲淡了,你还没有来得及看清,就硝烟云散了。况且发射火箭时候,火箭越来离着视线就越远,黑烟混合在尾焰之中,在视觉上根本没那么扎眼。

但回收时候可就完全不同了。

火箭慢慢下落,这和火箭发射时候速度完全不是一个档次。火箭缓慢下落过程中,发动机点火反推减速,火箭悬停后调整姿态,再次缓慢下降。这个时候已经没有发射时候存在的高速气流了,也就无法吹散黑烟,所以黑烟就在火箭的周围聚集,你想不注意那些黑烟都难。

但实际上的情况,不是黑烟在变多,而是这次黑烟终于没有任何外力干扰,你终于看清楚了。

但其实还有一点圈叔没说清楚,相必你也发现了,那就是既然尾部的烟正常,那怎么火箭顶上还能冒出来黑烟呢?

这个就不能只说发动机尾焰了,得说说火箭的“肚子”。

火箭的“肚子”里,其实装的是一个叫煤油贮箱的部件,其实就是一个装着燃料的大罐子。在火箭飞行过程中,推进剂经过不断消耗,贮箱内部会出现负压现象,也就是压力不够了。为了能让发动机吸到足够且稳定的燃料,就需要持续往贮箱里面注入高压氦气,来维持压力的稳定。

这套系统发射的时候好好的,但在回收阶段,状况就变了。因为回收过程发动机会多次开关机,贮箱内部压力会持续升高。再加上火箭穿越大气层时,气动加热会让煤油大量挥发,箱内压力进一步走高。

压力太高了怎么办?顶部有排气阀,自动开启泄压。

泄压的时候排出的气体里会携带一部分煤油液滴。这些煤油雾气一遇到下方发动机的高温气流,直接被点燃。但因为在空中氧气不够充分,属于富燃不完全燃烧,也就是我们常说的烧不干净,所以析出了大量碳黑微粒,于是就成了我们看到的滚滚黑烟。另外,还有一部分黑烟,是来自于多余姿态控制推进剂在释放。

这就像高压锅到了压力自动排气一样,是贮箱在正常“喘气”。所以,这顶部的黑烟,也不是火箭出了什么问题,反而是正常现象。越是低推力悬停,就会越让黑烟更明显。

回收的时候,火箭不是一股脑儿往下掉,而是要持续调整推力,反复在大推力和低推力之间切换,精准控制下降速度,对准海上那张大网。

在这种节流工作状态下,氧气供给量不足以完全消耗煤油,大量燃料没有充分燃烧,碳颗粒就直接飘出来了。这跟汽车猛踩油门和怠速时候的尾气区别有点类似。火箭回收时长时间低推力悬停,相当于一直处于“怠速”状态,黑烟自然更浓。

而且这次是网系回收,需要火箭在回收船上方精准悬停、对准那张网,低推力节流状态持续的时间比普通着陆更长。所以黑烟的观感就特别突出。

此前长十甲做低空落海测试的时候,不需要这么长时间的精细控速,发动机节流工况简单,黑烟就没这么明显。两种工况的视觉差异,恰恰印证了黑烟来自燃料不完全燃烧这个客观规律。

圈叔看了多个角度的回收视频,即便在已经临近入网的最后阶段,火箭的方向盘格栅舵还在正常动作。试想,要是真出了什么故障,格栅舵早就失灵了。冒烟就冒烟吧,只要箭体结构完整、控制系统正常,这点烟根本不是事儿。

它不是故障,不是着火,是火箭在回家的路上,用最直白的方式告诉你:我还在工作,我很好。


(科技责编:拓荒牛 )