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[原创]YF77氢氧发动机的可靠性问题必须再次引起高度重视

YF77氢氧发动机的可靠性问题必须再次引起高度重视
社会需要不同的质疑警醒声音,尽管有时“很刺耳、很难听”。
这几年来,高凉陈君就一再强调长征五号火箭面临的所有“木桶短板”中最明显、最致命的短板就是YF77氢氧发动机持续工作可靠性问题,并一再指出长征五号火箭的研制有必要“主动缩短YF77主芯级的持续工作时间来确保长征五号火箭的发射可靠性(这可不是马后炮,可随时从互联网上搜索我的评论来证明)”。而长征五号遥2火箭的失败证明了YF77氢氧发动机的确存在重大的可靠性隐患,远非一般性的“小修小改”就能够完全彻底解决。
这也是高凉陈君为何力主今天必须要改为使用4YF77氢氧发动机并联来研制全新的长征五号火箭主芯级的最重要根源。
目前版本的长征5号火箭主芯级的YF77发动机必须要持续工作460秒才能完成飞行任务。如果其他的一切条件都不变,改为使用4YF77氢氧发动机并联研制长征五号火箭的主芯级之后,YF77发动机的持续工作时间就将会缩短为230秒(美国著名的德尔塔4火箭的主芯级发动机RS68的持续工作时间也不过是259秒而已)。很显然,这就足以极大地提升长征五号主芯级的飞行安全性,可以放心“大用”了。
也完全能够在未来四、五十年的漫长岁月中确保211厂与京11所的长久生存利益。因为在太空探索公司之类商业航天公司迅速崛起之后,氢氧发动机在全球范围内都处于加速衰落的状态之中,美国著名的洛克达因公司未来也只能够指望RL10系列上面级氢氧发动机来残喘了。
当然,在YF77主芯级的持续工作时间缩短为230秒之后,“一级半”构型当然就无法发射LEO任务了。但走H2AH2BH3火箭的技术演进路线,改为“二级半”构型通杀LEOSSOGTOLTO发射任务也非常方便容易。
如果嫌弃目前版本的并联2YF75D氢氧发动机的上面级“推重比”太低,没有使用价值,那么可以改为使用4YF75D并联来研制全新的重型上面级,反正当前版本的长征五号火箭主芯级的氧箱也是5米直径的,缩短下长度就可以直接用于建造“重型上面级”了。因此高凉陈君认为使用4YF75D氢氧发动机研制全新的“重型上面级”的难度非常小,因为YF75D发动机、5米直径氢箱、5米直径氧箱都是现成的产品。
现在最重要的问题就是助推器捆绑的“结构受力问题”,由于目前版本的长征五号火箭采用“助推器承力方案”,JOKI兄认为改为捆绑6335米煤油助推器后恐怕主芯级结构承受不了(具体情况还有待专家们来专业论证)。
如果目前版本的长征五号火箭真的存在这一重大缺憾的话(即不能够因为发射任务的不同而自由选择切换2枚助推器、4枚助推器与6枚助推器的捆绑方案),那么目前版本的长征五号火箭主芯级设计方案根本就没有再存在下去的必要了。
因为日本未来的H3火箭与美国当前的德尔塔4火箭都拥有随着发射任务的不同而自由切换选择捆绑2枚、4枚与6枚助推器的能力,并由此形成更大的运载能力覆盖区间。而中国目前版本的长征五号火箭却由于采用了“助推器承力方案”,因此无法拥有捆绑6枚助推器的能力。那么就应该直接干脆利落、一了百了“推倒重来”就了事,之后再彻底改为美国德尔塔4与日本H3火箭相同的“主芯级承力方案”,未来也可以因发射任务的不同而直接在捆绑2枚、4枚与6335米煤油助推器之间自由切换,以增加长征五号H型火箭的“任务适应性”。并由此将“长征五号H型”火箭的LEOSSOGTOLTO运载能力覆盖区间大大扩展。
反正改进后的YF77主芯级也只持续工作230秒,主芯级箭体结构改进升级加固后那怕增重2吨都还可以接受,因为YF77主芯级持续工作230秒后就早早被抛弃掉了,对火箭总体运力的影响程度相当有限。
与之相反,YF77氢氧发动机的“可靠性增长工程”的推进就远非一朝一夕之功了,这要比解决长征五号火箭箭体结构的强度不足问题绝对要困难得多。
箭体强度不够只要不怕超重(都计划捆绑6335米助推器了,新长征五号火箭的主芯级结构那怕再超重两、三吨也一样能够确保LEO运力25吨的“关键节点”完全能够实现,“面多加水、水多加面”也是没有办法的办法),通过“堆材料”解决起来就很多容易。
YF77氢氧发动机的持续工作可靠性不够,就必须要从“基础工业材料与基本生产制造工艺”等等方面从根源上来着手进行解决,这就极端考验中国基础工业部门的“功力”,已经远远不是通过堆材料就能够彻底解决的“老大难”问题了。
而要让YF77氢氧发动机在实际的飞行中“高可靠性”地实现持续工作460秒的“初始设计目标”,高凉陈君认为中国航天工业界还有大量的工作要去做。如多次连续成功通过1000秒(乃至1500秒)“地面持续长程工作试车考核”,整个YF77氢氧发动机项目的地面累积试车工作时间提升到90000秒以上的程度(即欧洲阿里安五火箭火神1氢氧发动机当年的研制试车累积标准)。
不要再认为这样做“没有必要”了,长征五号遥2火箭的发射失败就是最重大的理由。
至于冷战神器RD0120氢氧发动机高达170000秒与SSME氢氧发动机高达110000秒(另有数据说SSME氢氧发动机当年的地面累积试车时间高达300000秒以上)的地面累积试车时间,对于今天的中国航天界而言就只能够“高山止仰”了。
坦率而言,那怕经过了长征五号遥2火箭发射失败后的大改进,高凉陈君依旧认为YF77氢氧发动机始终还是长征五号火箭最重大与最致命的一块“短板”。
参考日本H2火箭当年的抛弃结局。如果未来遥3、遥4、遥5乃至遥10,只要再有一枚长征五号火箭的主芯级的YF77氢氧发动机在实际飞行过程中出现故障而导致发射失败,那么当前版本的长征五号火箭设计方案彻底推倒重来就注定是不可回避的命运决择。
就当前的局面来分析,YF77氢氧发动机始终是中国长征五号火箭项目最重大的一块“软胁”,没有之一。
因为中国基础工业部门(由其是材料工业部门)与世界发达国家的巨大差距,远非“一朝一夕”之功就能够彻底解决得了。参考三一重工与中联重科的水泥泵车,其卡车平台就绝大部分选择使用“高可靠性”的奔驰、曼、斯堪尼亚与日野、五十铃的高档卡车平台。懂得的人自然懂,多说无益。
这也是高凉陈君为何一再呼吁必须缩短长征五号火箭YF77主芯级氢氧发动机的持续飞行工作时间的最重要根源。毕竟才仅仅投入实际使用4YF77氢氧发动机,就在346秒时失效毁坏了1台发动机,并导致高达10亿美元的巨大国家财产损失。这种可怕的故障“概率”绝对是灾难性的大问题。这一隐患问题一日不能够从根源上彻底解决,就没人能够对长征五号火箭的未来抱有“足够的信心”。
陈天(高凉陈君)
2018917

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延伸阅读: 无影手 赵维欢 颜冠英
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      0
      2018/9/17 18:25:32

      网友回复

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      闻道有先后,术业有专攻。

      2018/9/18 22:33:05
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      2楼 能源中心
      看了楼主的观点,感觉还是让楼主去主持长五改型比较靠谱,换其他人纯粹是浪费时间。
      记得有一句歇后语叫“癞蛤蟆打哈气,好大的口气”,本文看到标题就知道是篇娱乐文章了,让他去干,早不知钻哪个地缝躲起来了。

      2018/9/18 16:53:41
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      楼主暗含的意思就是长征五号尚未成功,同志仍需努力。

      2018/9/18 15:47:36
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      2楼 能源中心
      看了楼主的观点,感觉还是让楼主去主持长五改型比较靠谱,换其他人纯粹是浪费时间。
      这种人说说都可以,靠谱,靠谱个屁,要他去搞啊,还不知道浪费多少,就不止十个亿了,一两百个亿都不止,

      2018/9/18 15:10:16
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      看了楼主的观点,感觉还是让楼主去主持长五改型比较靠谱,换其他人纯粹是浪费时间。

      2018/9/18 13:23:13

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