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帖子主题:比长征5号大4倍 中国的载人登月火箭大的令人窒息

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比长征5号大4倍 中国的载人登月火箭大的令人窒息

去年11月,我国在海南成功发射了第一款大型运载火箭长征5号,迎头赶上日本H2B型和欧盟的阿丽亚娜5型,实现了一次巨大的技术飞越。而最近又爆出具备更大载重能力的“长征9号”运载火箭将于2030年服役的消息。

在重型火箭领域,我国其实长期是处于航天强国中的落后地位。美国和前苏联在冷战时期疯狂的军备竞赛过程中,涌现出了不少黑科技,美国有“土星五号”,前苏联有“能源号”,都是近地轨道运载一百多吨的超重型运载火箭,性能都相当恐怖,也正是有这种大杀器在手,美苏的太空竞赛才能又是登月又是空间站地变着花样折腾。

尽管后来太空竞赛因为过于烧钱而停了下来,但这两款神器一直保持着人类科技的巅峰纪录。

然而当时的我们航天科技才刚刚起步。甚至在长征5号出现之前,连日本的火箭都比我们的先进。发射“东方红1号”的长征1型就不说了,那是基于东风4改的,解决了从无到有的问题;而长征2、3、4都是基于东风5洲际导弹的火箭,尽管还算可靠,但性能落后,已经无法满足我国深空探测的需要了。

即将而目前我国最大的运载火箭长征五号的近地轨道载荷也只有25吨,起飞推力约1040吨,虽然可以承担发射空间站的任务,但其地月转移轨道运载能力仅有8.2吨的水平,想载人登月的话远远不够,因为载人登月需要轨道舱着陆舱和返回舱等好几个舱室,这重量远远不止七八吨,用长征5号的话只能实现无人登月并取样返回。

这也就明确了未来重型火箭长征九号的研制目的:将近地轨道运载能力提升到100吨以上,地月转移轨道运载能力提升到50吨以上,这样才能满足未来载人登月、火星探测和更远的深空探测需求。

届时长征9号不仅性能过硬,技术上也将充分利用近年来各国的科研成果,不仅性能将超越 “土星五号”和“能源号”,甚至还有可能处于世界领先的地位。例如我们前面提到的“土星5号”的F-1火箭发动机循环系统使用的还是与二战时期V-2火箭别无二致的“开式循环”。

在这个系统中,火箭燃料进入燃气发生器进行不充分燃烧,产生的废气驱动涡轮泵,来带动燃料和氧气泵,向火箭发动机供应达到温度、压力数值要求的燃料和氧化剂。不完全燃烧的燃料产生的废气经过涡轮泵后就直接向后喷射,产生一个小的推力,但实际上这就浪费了一定的燃料和氧化剂。

而目前相对先进的循环系统都属于补燃循环,美国的航天飞机发动机、俄罗斯RD-120\170\180火箭发动机都是这个结构。我国长征-7火箭的主发动机YF-100也是使用补燃循环技术的新一代火箭发动机,其研制过程中参考了从俄罗斯引进的RD-120发动机。

所谓的“补燃循环”实际上就是将燃气发生器中进行不完全燃烧后产生的废气在推动涡轮做功后,再引入燃烧室,在这里进进行第二次燃烧,做功推动火箭飞行。所有燃料和氧化剂最后都进入燃烧室,几乎不浪费燃料,因此同等质量的燃料使用这一循环方式将使燃料利用效率更高,也更环保。

长征9号的先期关键技术主要的攻关内容为“一总三大”:一总即重型火箭的总体技术和方案优化;三大即10米级大直径箭体结构的设计、制造和试验,480吨大推力的液氧煤油发动机,220吨大推力的氢氧发动机。

去年西南铝业成功研制出重型运载火箭用直径10米级铝合金环件,突破重型火箭制造关键难题,打破了世界记录;而目前两种大推力发动机的攻关也进展顺利。

480吨级液氧煤油发动机已经完成了首次发生器——涡轮泵联试,试验达到了预期目的,通过试验验证了补燃循环发动机中最关键的部分就是燃气发生器和涡轮泵的这个联动过程的可行性,标志着480吨液氧煤油发动机研制关键技术攻关取得突破性进展,这次我国试验的480吨级推力发动机据说就是正在预研阶段的YF-460发动机,该发动机为两个喷管,类似俄制RD-180发动机。

目前俄国正向我们卖RD-180,现在看来恐怕即便要买,也买不了几台了,目的么大家都懂的。而220吨级高性能氢氧发动机也已完成了多个组件方案详细设计,开始进行组件的研制试验工作。

十几年后,当长征9号研制成功并达到国际先进水平,将满足我国在2030年至2050年近地轨道以外的宇宙空间探索任务和载人登月任务需求,或许未来的我们将共同见证中国的航天英雄乘着长征9号征服星辰大海!

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      二手玫瑰
      2017/3/27 10:17:56

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      2017/3/27 15:36:54

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