苏联发射宇宙飞船成功在火箭动力学上的重大意义

罗德伟

苏联在5月15日成功地发射了一个卫星式宇宙飞船的消息传来，大大鼓舞了我们中国人民以及全世界劳动人民，都为这一科学上伟大成就而欢呼。说明人类到其他星球去的日子愈来愈近了。这次宇宙飞船的重量达到四千五百多公斤，比前几个月向太平洋发射的远程导弹最后一级的重量还大三倍左右。大家都很清楚火箭的有效负荷愈是重，那么火箭发动机的动力也就需要得愈大。一般发射有效负荷为一公斤的卫星所需的推力大约要一吨，这样初步估计这次火箭的推力约为四千吨的推力。要像这么大推力的发动机在设计上须要解决一系列复杂的技术上问题。

首先，要产生这样大的推力，只靠增加燃料的流量，增加燃料贮箱的体积是不行的，因为这样会使得火箭的起飞时重量太大，以致发射不上去。所以必须要有较高的单位推力(单位推力是每秒一公斤的燃料所能产生的推力，它是评价发动机工作好坏的一个指标)。普通燃料如液氧与煤油的单位推力只有280秒，是还不够，必须要用高能化学燃料如液氧与液氢，或液氧与液氟才可以。它们的单位推力可以达到380到400秒左右。此外要得到较高的单位推力除了采用高能燃料外，还必须在工作过程上大力改进，例如混气形成应该良好(混气形成是指燃料中两种成份在燃烧室内完成雾化，蒸发，混合等一系列过程总称)、燃料放出热量的效率应该高等等。要得到较高的单位推力须要在理论研究及实验方法克服许多困难才能解决。

其次，要设计及制造出大推力的发动机须要把火箭作成多级，其中的发动机作成多束，每一束要作成多室。所谓多级，大家都很清楚这一个名词，不必需要说明。多束是指每一级的发动机台数目不止一个而可以是四个或四个以上，还可以多到七八个。多室是指每一台发动机的发动机室(即燃烧室与喷管的总称)的数目可以是两个或四个。为甚么要采用多束多室呢？因为每一个单室发动机所发出的推力是有一定限制，一般是不会超过一百吨，所以要把它们组合起来才能得到较大的推力。因此像发出四千吨推力，若果每一台的推力都相同的话，就至少要有四十台的发动机。在多束多室的发动机的情况下，它们工作情况应该彼此协调，发出的推力，在同一束中，应该保证相同，要实现这一点是很不容易的。因为必须要供应系统工作很准确，每一束中各个室的推力应该相同。

最后大推力的发动机一般是很容易发生振荡性燃烧(就是燃烧室内的压力作周期性的振荡)，因而所发生的推力也就不是稳定数值，这样发动机的振动会傅到火箭壳体也使其发生振动，也就会使得火箭的速度及方向发生偏差，火箭就可能进入不了轨道。而要解决振荡燃烧是很复杂，它与燃料燃烧过程，雾化过程，喷咀设计，室的构造，供应系统自动调节原理等等都有关系。

苏联这次宇宙飞船中火箭动力的强大以及轨道控制的精确。说明了以上所述的几方面技术问题都已经完全解决，再一次证明苏联火箭动力成就是巨大的，发展的速度是惊人的。

苏联为了人类和平，征服宇宙的伟大科学事业所作出的贡献又一次显示了毛主席英明的论点“东风压倒西风”的正确再一次显示出社会主义制度无比的优越性。更加鼓舞了全世界人民为反对帝国主义争取持久和平的信心。