長征六火箭所用煤油是俗稱的「火水」嗎?
2015年9月20日,我國第一枚以液氧-煤油為推進劑的長征六運載火箭順利完成首次實例發射。人們發現,煤油(廣東人俗稱的「火水」)這個日常照明、動力能源竟然登上了航天的「高大上」舞台。然而,長征六運載火箭所使用的煤油,真的是我們俗稱的「火水」嗎?
2015年9月20日,我國太原衛星發射中心成功完成一項航天發射任務,將20顆衛星送入預定軌道,創造我國一箭多星的新紀錄。完成這次航天任務的運載工具是我國新型長征六運載火箭。這型火箭首次使用了我國自主研發液氧煤油火箭發動機。所謂的液氧煤油火箭發動機,指的是使用液氧和煤油作為推進劑的火箭發動機。那麼,這裡所說的煤油,是我們俗稱的「火水」嗎?
長征六火箭
現在的人們接觸煤油並不多;然而,在電燈普及前,煤油是主要的照明能源。1896年(清光緒二十二年),我國開始從國外進口煤油,首次進口5000加侖。從此,煤油進入了中國老百姓的日常生活。彼時的煤油,全部依靠國外進口,因此大家稱之為「洋油」,廣東人成為「火水」。
煤油燈
然而,煤油是什麼呢?煤油是碳原子個數為11~17的烴類混合物,屬於輕質石油產品,由石油分餾或裂化而得。煤油無色透明,含有雜質時呈淡黃色,略具臭味,平均分子量在200~250之間,密度約為0.8g/cm3,不溶於水,易溶於醇和其他有機溶劑,易揮發,易燃。
使用航空煤油作為能源的飛機
煤油除了被用作照明能源(稱之為「照明煤油」)外,還用於動力能源和製藥等化工領域。其中,大家最熟悉的就是航空煤油了。現在大部分的商業航班都是使用航空煤油作為動力能源。儘管航空煤油和照明煤油含有的烴類物質是相似的,但他們的混合比例以及雜質含量有明顯差異。這主要是為了滿足航空煤油的一系列指標,包括發熱值、密度和低溫性能和粘度等。我國對航空煤油的標準規定,其凈熱值每公斤不小於10250大卡,密度不低於0.775克/立方厘米,冰點不得高於-55oC~-60oC。要達到這些指標,就需要對生產煤油的整個工藝過程進行嚴格的控制。
使用液氧-煤油推進劑的「土星5號」火箭升空瞬間
正如航空煤油需要對煤油的特定指標進行嚴格控制一樣,航天發動機使用的煤油也是有特定的指標要求的。然而,這並不是長征六運載火箭使用的煤油和「火水」的唯一差別,因為長征六運載火箭使用的煤油不是從石油提煉的,而是從煤提煉的,被稱之為「煤基煤油」。
長征五、六、七型火箭將使用我國自主研發的煤基航天煤油
長征六運載火箭使用的煤基航天煤油是由神華集團和中國航天科技集團共同研製,是世界首次將煤基煤油應用到航天領域。此前,我國航天中也少量使用煤油作為飛行器器調整姿態是的動力能源,但都須採用特定油田特定原油加工,資源稀少。如果火箭發動機使用沒有為動力能源,就急需研發一種新型航天煤油。為此,中國神華煤制油化工有限公司與中國航天科技集團六院於2013年簽署戰略合作框架協議,開展煤基航天煤油的研發。2015年4月12日,使用新型煤基航天煤油的火箭發動機整機熱試車圓滿成功,標誌著我國煤基航天煤油走向實際應用。相比以前的石油基燃料,煤基航天煤油依託我國豐富的煤炭資源,造價更為低廉,對外依存度也更低,被科研工作者稱為中國「神油」。
由此看來,長征六運載火箭使用的煤油,和我們俗稱的「火水」,雖然同屬「煤油」這個大家庭;但因為航天煤油對指標的特殊要求,在製作工藝、各烴類混合比、雜質等方面都和「火水」有明顯的差異。此外,長征六運載火箭使用的航天煤油來源於煤,相比於傳統石油基航天煤油,更適應我國礦石能源構成,成為我國航天事業長足發展的重要基石。
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