490柴油发动机高温是什么原因(新柴490发动机高温是什么原因)

火箭上的发动机大家见多了，但卫星上的发动机又是个什么样？不瞒您说，很复杂！

早期的卫星，由于推进技术还不成熟，多使用高压冷气推进，而这里的冷气主要是氮气。不仅是卫星，其他航天器比如前苏联的“东方一号”载人飞船、美国的“空间实验室”也用到了冷气推进。

冷气推进动力小，性能低下，但其优点是安全可靠，无污染。我国的少量卫星上依然还在使用高压氮气。

一头大象站地上，巍然不动，某人加速向其跑去并撞在象臀上，大象还是巍然不动。但假如，大象正在执行太空行走任务，此时象放了一大个屁，则它的姿态必有所改变。

故，高压冷气推进虽然性能不高，但用来调整卫星在太空中的各种姿态是绰绰有余的。

1984年，美国航天员布鲁斯·麦克坎德雷斯二世，他成为第一个无系绳的太空行走人员。他使用的是氮气喷射推进背包。

科幻电影《火星救援》中，男主为了种土豆故需要合成水。在他的火星塑料大棚里，男主是这样合成的：

他先把火箭燃料肼（化学式N2H4）分解，得到氢气和氮气，接着再把氢气在氧气中燃烧，继而得到了水。但第一次尝试时，他失败了……

在催化剂铱的作用下，肼会瞬间分解成氮气和氢气，并在几毫秒内达到800℃高温。

第二次世界大战时，肼是德国V2导弹的其中一种燃料。而现在，它更是广泛用在了卫星动力上。

如果发动机只使用一种推进剂，就叫单组元推进剂。而像“液氧和液氢”、“液氧和煤油”这些组合就叫双组元推进剂。相应地，只使用一种推进剂比如肼的推进系统，就叫单组元推进系统。

单组元肼发动机原理示意图。肼（N2H4）通过催化床后分解，产生大量高温气体并喷出。

无疑，在性能上，单组元推进系统比高压氮气推进更为优越，但跟其他动力系统相比，比冲还是较低，主要用在中小型卫星上。2002年10月我国发射的“资源2号卫星”就采用了单组元肼发动机。另外……

探测过冥王星，且是有史以来以最快发射速度离开地球的探测器“新视野号”，其电力由9.75公斤的钚-238氧化物粒料提供，而它的姿态调整以及轨道修正则由安全可靠的单组元肼发动机控制——新视野号携带了77公斤肼，作为对比，整个新视野号仅有470公斤左右。

有一款发动机，它广泛地用在北斗导航卫星、鑫诺二号、鑫诺五号、鑫诺六号、嫦娥一号和嫦娥二号等卫星上。这就是第一代“490N发动机”。

图为2010年嫦娥二号上的490N发动机展示。图片来自中新社记者孙自法。

2012年6月，第二代490N发动机产品成功应用在中星2A卫星上。2013年5月发射的中星11号卫星也使用了490N发动机。

第二代490N发动机，图源：kktt的博客

2016年初，我国第三代490N发动机通过试车考核，试车寿命超过25000秒，第三代采用铼铱推力室，比冲达到325秒，比国际同行产品高出2秒。铼铱推力室负责人徐方涛说：“由于卫星携带的推进剂有限，要想提高卫星的寿命，就必须提高卫星发动机的性能。据统计，发动机的比冲每提高1秒，可节约数千克燃料，带来近亿美元的经济效益。”

前段时间的“中星9A”卫星，使用的正是490N发动机。至于是第二代还是第三代，暂无资料可查。

490N发动机的推进剂为四氧化二氮(N2O4) 和甲基肼，所以，它是一款双组元发动机。真空推力490N，主要用来进行轨道调整，比如爬高。

阿波罗17号月球模块的上升动图。其推力系统使用了四氧化二氮和Aerozine 50。

大家最熟悉的电推进系统就是离子推力器，但这中间，其实还夹杂着“肼增强推力器”和“电弧推力器”。

肼增强推力器就是单组元肼发动机中分解出高温氮气、氢气等气体后，这些气体再次通过电阻加热器加热，进一步提高燃气的温度。

而电弧推力器是通过电弧加热气体，气体受热膨胀高速喷出从而产生推力。

最让人心动的就是离子推进器，其原理是先将气体电离，然后用电场力将带电的离子加速后喷出，继而产生推力。

2015年3月，猎鹰9火箭发射了两颗全电推进的通信卫星，图为上下两颗卫星在发射前的组装状态。

所谓全电推进，就是卫星不再拥有化学发动机和化学燃料，卫星重量可降低40%以上，其带来的好处不言而喻。比如从发射成本来说，如果说以前的地球静止卫星，一枚火箭只能发射一枚卫星的话，那么在采取全电推进后，卫星重量得以大幅下降，那么就能同时发射两颗卫星了，发射成本瞬间降一半！

在轨高度3.6万公里的那些静止轨道上的卫星，它们为了维持在轨15年左右，还有就是其通过自身动力从转移轨道提升到静止轨道时，会消耗大量燃料。因此，这些卫星有超过一半的重量都是由推进剂带来的。

卫星寿命越长经济效益越好，而现阶段卫星的寿命绝大部分只取决于一个因素：你带了多少推进剂。

而离子推力器的优势就是可以大幅降低卫星重量，并延长在轨时间。当然，它同时也要付出代价。例如，若使用化学发动机，那么卫星从发射到定点就位只要一周或两周时间，但使用全电推进的话，此过程将耗费4到9个月，可谓龟速。不过，对于在轨十几年的通信卫星来说，牺牲五六个月的时间是可以接受的。

图源：Jacobon

外行看热闹，内行看门道。不少小国家也能造卫星，甚至具有发射能力。然而，相同轨道高度和重量的卫星，我在轨18年，你在轨6年，这就是差距，而这种差距，很大的原因是由卫星上的推进系统决定的。