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[原创]缩短YF77发动机的工作时间是推进长征五号火箭快速成熟的必要手段

缩短YF77发动机的工作时间是推进长征五号火箭快速成熟的必要手段
同为“2芯级”的氢氧发动机火箭。
日本H2B火箭主芯级的LE7A发动机的持续工作时间为352秒。
而中国长征五号火箭主芯级的YF77发动机的持续工作时间却要高达460秒。
长征五号遥2火箭主芯级其中一台的YF77发动机就是在持续工作了346秒之后才熄火停机的。
如果长征五号火箭主芯级的YF77氢氧发动机也象日本H2B火箭的LE7A发动机那样,也只要持续工作352秒就可以完成实际的飞行任务,那么长征五号遥2火箭其中一台的YF77发动机实际上就变为“仅仅”提前6秒时间关机而已。
一旦如此,长征五号遥2火箭就拥有99%的概率取得发射的“完满成功”。
事实上高凉陈君很早前就有一个想法,那就是目前版本的长征五号火箭的2芯版方案依旧不变,但改为加注更少的燃料(即仅仅加注三分之二的燃料),这样YF77发动机的持续工作时间将缩小为310秒,这将能够极大地提升长征五号飞行的可靠性。
这样在捆绑4335米助推器的情况下GTO运力也完全能够达到9吨的水平,单星发射下东方红五平台的通讯卫星也完全足以胜任。
至于要发射嫦娥五号月球取样返回无人飞船,那就只能够再研制4枚“特制的高结构强度”的长征五号火箭主芯级,让其能够捆绑上6枚的335米助推器,其他的一切均不变,主芯级的2YF77氢氧发动机也依旧只能够持续工作310秒,但这样改进后的“6助推器”版本的长征五号火箭的GTO运力也能够保持实现13吨的初始运力区间。当然时间进度就要大幅度推迟达45年之久了。
至于要发射中国的22吨级的天宫空间站的舱段平台,那么就同样改为走日本H2B火箭的路径,即改变为“二级半”进入LEO轨道。如此就特别研制6枚“特别加固版的YF75D氢氧上面级”,以让YF75D上面级的结构强度足以承担起重达22吨的空间站核心舱与实验舱的发射就了事。
反正天宫空间站的舱段平台也就那么几个而已,“特制”一批加强版的YF75D上面级也用不了几个钱,这样长征五号火箭主芯级的YF77发动机那怕就只能够工作区区的310秒,走“二级半”的技术路径也一样能够实现LEO运力23吨的“重大任务节点”。
这样的“降级版(即主芯级只能够持续工作310秒)”长征五号火箭先生产制造15枚,再在实际的发射使用过程中“慢慢摸清”YF77发动机的隐患底细与“工作可靠性边界”。之后再走美国太空探索公司研制猎鹰9火箭“小批量生产、快速迭代升级改进”的技术路径,之后再一步步实现“完全版(即YF77主芯级最后实现持续工作460秒)”长征五号火箭的总体研制目标。
否则,长征五号火箭的研制指望要“毕其功于一役”,未来象天宫号空间站的核心舱与实验舱这样的“高价值载荷”一旦发射失败,后果将不堪设想。
参考美国EELV两款火箭的工作时序。
宇宙神五火箭主芯级的RD180发动机的持续工作时间为252秒,之后RL10氢氧上面级发动机就接着开始点火工作;而德尔塔4火箭主芯级的RS68发动机的持续工作时间也只有259秒,之后DCSS低温上面级的RL10B2氢氧上面级发动机也开始接着点火工作。
而长征五号火箭的主芯级YF77发动机的持续工作时间缩小为310秒后,由于主芯级装载的燃料重量减少了三分之一(即158*33%=52吨),捆绑4335米助推器后的长征五号火箭的起飞推重比将提高到13左右,这样在发射时就完全可以采用“陡峭弹道(如日本的H2B火箭的起飞弹道就非常陡峭,加速能力非常强悍)”的方式,以尽快冲出稠密大气层,以尽量减少YF77主芯级发动机工作时间缩短对YF75D上面级发动机工作的影响(YF75D是真空发动机)。
参考美国宇宙神五与德尔塔4火箭所用的RL10低温上面级发动机的工作表现,高凉陈君认为长征五号火箭的YF75D上面级发动机在310秒后开始接着点火工作是完全可行的。并不需要进行大幅度的设计改进。
同样,YF77氢氧发动机主芯级持续工作时间缩小为310秒后的长征五号火箭的GTO运载能力也能够保持在89吨的区间。
用于单星发射东方红四号平台的升级版通讯卫星(2多亿美元一颗)与“一箭双星、一箭三星”的方式来发射北斗补网导航卫星(1亿多美元一颗)等等都非常合适。反正这些“低价值载荷”即使发射失败了不什么心痛。
这可要比一下子就必须拿嫦娥5号、嫦娥6号、火星探测器、空间站核心舱、空间站实验舱、空间站天文光学舱(这些载荷的价格都至少在10亿美元以上)之类高价值载荷来“冒险练手”要经济合算得多了。由其是天宫空间站的核心舱,一旦“打废”了、打残了,发射失败了,后果将不堪设想。
如此,在未来的四、五年时间里必须尽量增加长征五号火箭的使用频率(每年都至少要保持3枚的发射量),以求在持续的实际使用过程中得以尽快摸清长征五号火箭与YF77氢氧发动机的“设计生产潜藏隐患”与“工作可靠性边界”。
坦率而言,在经过了长征五号遥2火箭发射失败的深刻教训之后,在长征五号遥10火箭之前就不应该再拿嫦娥五号与空间站核心舱等等“高价值载荷”来冒险了。反正象嫦娥五号与天宫空间站之类民用科研项目在目前这个世界上又没有别的国家会来同中国抢进度名次了,推迟三、四年再发射也不会对国家的安全有任何的影响伤害。
象嫦娥五号与天宫号核心舱这样的高价值载荷发射任务,再推迟3年时间都可以接受(即推迟到2023年后再进行发射)。而在这3年时间里,那怕按每年发射3枚长征五号火箭的低频率,中国航天界都完全可以积累出高达10枚以上的长征五号火箭的发射规模数量。
这样到2023年之后,长征五号火箭的“性能成熟可靠性”与“生产工艺的稳定性”都必然会获得长足的发展进步。
因此,高凉陈君的此一建议有必要引起相关部门机构的重视,反正民用科研性质的东西完全没有必要使用现在“成熟度”还远远不够的长征五号火箭来冒险发射。
陈天(高凉陈君)
2018919

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