不畏艰难险阻，看NASA的科学家们如何克服困难，成功发射载人火箭

1962年9月12日J·F·肯尼迪总统发表了他著名的，要让人类在十年内登月的演讲。

火箭的一级需要五台F1发动机才能将雄伟的土星五号火箭发射升空，

每台发动机可以产生150万磅的推力(约680吨)。想要实现这样大的推力就需要把超多的煤油和液氧泵入燃烧室在燃烧室内两者混合爆炸产生推力将土星五号火箭送上天，一级火箭在两分钟内烧完的燃料能装满一整个奥运会泳池，而制造如此大推力发动机的任务落在了洛克达因手中，他们在几年前为美国空军设计了F1发动机但美国空军实在没找到这么大推力发动机的用武之地，就把研发工作搁置下来。

然后NASA来了，在1962年6月，洛克达因准备为F1发动机进行一次长时间测试，但当发动机点火后涡轮泵起转时发动机突然发生爆炸，测试彻底失败，之后又进行了几次爆炸性的测试，人们才发现问题出在哪——燃烧不稳定，燃料在燃烧室内燃烧不稳定导致了燃烧室内压力的大幅变化，燃烧室内一部分区域氧气多产生更多热量，在燃烧室内推动尾焰来回移动，而F1发动机在测试中被炸粉碎的原因是压力的变化会在每秒钟内发生2000次足以使发动机解体。

当时阿波罗工程正在紧锣密鼓进行当中，NASA需要为几年后的首次载人飞行准备好能用的发动机但在这之前从来没造过这样大推力的发动机，想找到解决办法可没那么容易，工程师开始研究喷注盘——作用是把燃料和氧化剂送入燃烧室。原本的设计是一个大型喷注盘，上面有很多孔，虽然这是个很普遍的设计，之前的发动机也没有燃烧不稳定的问题，因为它们的燃烧室很小，燃料也很稳定，为了解决这个关键问题，洛克达因的工程师找来了远古的火箭发动机设计图——V2火箭，这款火箭是由德国人在二战期间设计研发的，但它却蕴藏着解决F1发动机问题的答案，它没有使用单层平面喷注盘而是使用几个不同的喷管将燃烧分成不同的流，工程师认为V2的发动机中更容易控制的分区能够消除燃烧不稳定的可能，

为了在不彻底重新设计的情况下将它应用在F1发动机上，工程师们在喷注盘上增加了一些挡板从而把燃烧分成几个不同的区域，在试验了几种不同的挡板构型后，工程师们找到了一种看似可以稳定住燃烧的构型，新的设计投入测试后，发动机的燃烧明显稳定多了，但工程师不相信问题就这样彻底解决了，许多人担心发动机在真正上天飞行的时候额外的力和震动会重新让发动机进入燃烧不稳定的状态所以为了彻底测试一下新的设计，NASA将一个小炸弹放在了喷注盘的中央在发动机点火的时候引爆。

NASA的想法是发动机内部的小爆炸会给发动机带来极大的不稳定因素比发动机正常工作下受到的不稳定因素强得多，当炸弹爆炸时发动机内部的火焰瞬间变得不稳定起来，但也就在那一瞬间，喷注盘上的挡板开始抑制压力的大幅变化燃烧又变回了稳定状态，之后NASA又执行了多次爆炸测试来确保不稳定燃烧的问题已经解决，从土星五号首飞到退役，65台F1发动机将多名宇航员送入太空，没有发生一次不稳定燃烧的问题，想想在当年那个设计火箭都需要用计算尺的年代前辈们为了克服这些巨大挑战所展现的创新精神着实让我们敬佩。尽管我们还没有重返月球我们也应当在实现肯尼迪当年伟大目标的过程中学习他们的智慧与奉献精神。

作者:PrimalSpace

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