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联盟号飞船(联盟号宇宙飞船结构图)

11月7日 海岸线投稿
  联盟号飞船(联盟号宇宙飞船结构图)
  近日,SpaceX公司的龙飞船成功将两位宇航员送入国际空间站,引发全球关注热点。
  猎鹰9运载火箭执行此次发射任务
  载人龙飞船入轨19个小时后成功与国际空间站对接
  此次发射对美国而言意义非常重大,其中原因之一就是:自从航天飞机停飞,美国已经连续9年没有向太空运送过宇航员(都是借助俄罗斯运送)。
  美国淘汰航天飞机的一个重要原因是:系统复杂导致可靠性降低(相对方案简单的飞船而言),而且没有逃生系统。
  历史上最令人悲痛的两次航天事故,都是航天飞机造成的(共计14位宇航员遇难)。
  1986年1月28日,挑战者号第10次飞行,起飞73秒后爆炸
  挑战者号失事牺牲的7名乘组成员
  2003年2月1日,哥伦比亚号第28次飞行,返回时解体
  哥伦比亚号失事牺牲的7名乘组成员
  除了航天飞机,另一种可以把人送上太空的飞行器就是宇宙飞船。
  说起宇宙飞船,不论服役时间还是发射频率,都当属俄罗斯的联盟号为天下第一;在长期的发射实践中,联盟号也积累了大量经验,事实也证明了其可靠性和安全性。
  联盟号宇宙飞船
  联盟号系列飞船已执行过一百余次飞行任务,虽然也曾发生过两次、共计4位宇航员牺牲的事故,但整体的伤亡率低于航天飞机,其中一部分原因归功于它完善的逃生系统设计。联盟号第一道救命装置:逃逸塔
  逃逸塔结构示意图
  逃逸塔位于火箭最顶端,当火箭在地面或较低高度发生故障即将爆炸时,逃逸塔可以迅速点火升空,带着宇航员乘坐的返回舱逃离危险区域,随后打开降落伞返回地面。
  逃逸塔工作流程示意图
  阿波罗飞船的逃逸塔点火试验
  在此阶段,这种逃生方式可称为有塔逃逸。
  经典案例是1983年9月26日,联盟T101飞船发射时,火箭在发射台爆炸,逃逸塔带着返回舱迅速飞至1。4km高空,逃离了现场。
  联盟号飞船逃命瞬间联盟号第二道救命装置:整流罩内的逃逸分离发动机
  黄圈内即是整流罩内逃逸发动机喷管口
  它的原理与逃逸塔类似,但逃逸塔只能在地面和较低高度使用。当飞船达到一定高度后,逃逸塔已被抛弃分离(在发射后120秒),此时整流罩内安装的四枚逃逸分离发动机将为飞船提供第二次逃生机会。
  整流罩内的逃逸分离发动机安装示意图
  在此阶段的逃生方式可称为无塔逃逸。
  经典案例是2018年10月11日,联盟MS10飞船起飞后约两分多钟时遭遇火箭发动机分离故障,此时已抵达50km高度,逃逸塔刚刚抛掉,整流罩内的逃生发动机及时启动,把返回舱拽离了故障火箭,两位宇航员安全返回地面。
  美俄两位宇航员逃生后表示身体无恙、胃口很好联盟号第三道救命装置:推进舱
  神舟飞船示意图,其中也有推进舱
  推进舱原设计用于飞船在轨运行时的姿轨控,但在危急关头,推进舱也可为宇航员提供最后一次脱离故障火箭的机会。
  神舟飞船船箭分离示意图,推进舱逃离与此类似
  此阶段的逃生方式可称为大气层外逃逸。
  经典案例是1975年4月5日联盟18A事故,飞船发射后295秒在150km高度,火箭出现发动机分离故障,飞船完全失控,陷入剧烈的摆动和旋转,此时推进舱及时点火,飞船与火箭紧急分离。
  以上,就是联盟号飞船的保命三板斧。
  中国在开展载人航天工程之最初,也对航天飞机和宇宙飞船这两大技术途径进行了论证,最终选用了与俄罗斯联盟号飞船相仿的技术途径,也必定是对这一套完善的逃生系统有充分考量。
  龙飞船的逃生秘笈
  SpaceX公司的载人龙飞船以非常前卫的设计夺人眼球,比如高集成度的内部控制面板、不需要整流罩的流线型外形等,它的逃生系统设计也是堪称前卫!
  飞船配置了8台超级天龙(SuperDraco)发动机,其功能就是保证飞船在发射阶段任何时刻都可以进行逃逸(也可以用于返回时软着陆,但NASA考虑到安全原因,此次任务采用降落伞着陆)。
  SuperDraco点火,飞船脱离火箭
  逃逸系统点火试验
  这8台SuperDraco发动机分4组安装在飞船外侧,两两一组、冗余设计,能够防止单台发动机失效引起的故障扩散;发动机携带的推进剂达2。2吨。
  SuperDraco
  在点火指令发出后100ms内,SuperDraco即可达到全推力,能够在不到8s内将飞船带至火箭800m以外的范围。
  这种集成式发射逃逸方案,与联盟号飞船相比具备以下优势:
  发射全过程提供乘员逃逸能力,中间无任何衔接缝隙;
  逃离后无需再进行级间分离(比如逃逸塔、整流罩等再次与返回舱分离),提升了可靠性、安全性;
  逃逸系统可重复使用;
  能够在陆地实现软着陆(此方案暂停研发)。
  当然也有一些缺点,比如全程携带的燃料可能会带来安全隐患;液体发动机结构复杂,降低系统可靠性等;但这些缺点设计师也给予了充分考虑,比如增加了防爆壳、通过充分的地面试验提高可靠性等。
  SuperDraco地面点火试验
  所以,综上所述,从整体综合评价来看,龙飞船的逃生系统应该更胜一筹。
  但这目前也只是纸上谈兵,龙飞船的逃生系统在未来实战表现究竟如何还尚未可知,让我们拭目以待。
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