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帖子主题:[原创]两种合适长征五号火箭执行LEO轨道发射任务的上面级改进设想

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[原创]两种合适长征五号火箭执行LEO轨道发射任务的上面级改进设想

两种合适长征五号火箭执行 LEO 轨道发射任务的上面级改进设想

1 ,使用 2 YF75D 氢氧上面级发动机并联的低温上面级方案。

早期欧洲的阿里安 5 火箭为了发射 ATV 货运飞船,是必须加装上一个“阿斯塔斯”常温上面级的。这个“阿斯塔斯”常温上面级才是一个纯正的大饼结构。高凉陈君认为,如果中国航天界能够为长征五号火箭专门优化研制一款用于执行 LEO 轨道发射任务的 YF75D 低温上面级,也可以走阿里安 5 火箭“阿斯塔斯”上面级的大饼结构。即这个专用版的 LEO 任务上面级的氢箱与氧箱的长度都大幅度缩短,合计能够装载 16 吨左右的液氢与液氧就了事。以尽量降低上面级的结构死重。如此改进后,此一版本的二级半构型长征五号火箭的 LEO 轨道运载能力还是可以再增加 1 吨左右的。

即长征五号火箭的 YF77 主芯级发动机的持续工作时间设定为 380 秒(根据 JOKE 兄的推演结果来设定)。

YF75D 上面级发动机的持续工作时间设定为 450 秒。

LEO 轨道运载能力估算为 24 吨左右。

这样在发射天宫空间站的舱段平台的,长征五号火箭的航线向大洋洲的大堡焦海域偏移,以让 YF77 发动机主芯级的落区避开澳大利亚的北部陆地。而主芯级抛弃后, YF75D 上面级在工作时再机动变轨回“正常工作轨道”。这样也许会损失一部分燃料,但由于此一版本的长征五号火箭的 LEO 运力己经提升到 24 吨,损失 1 吨运力也都还能够接受。

2 ,直接研制并联 4 YF75D 氢氧发动机的重型低温上面级(高凉陈君强烈支持这一方案)。

如果研制了并联 4 YF75D 氢氧发动机的重型低温上面级,上面级的氢箱与氧箱都直接采用 5 米直径的方案(即与 YF77 主芯级的氢箱与氧箱的直径都一样),结构是大饼都无所谓。

YF77 主芯级发动机的持续工作时间进一步缩小到 340 秒(甚至 330 秒)。

YF75D 上面级发动机的持续工作时间则设定为 500 秒。

LEO 轨道的运载运力估算为 25 吨左右。

如此 YF77 发动机主芯级的落区就成功远离澳大利亚北部陆地地区。而且 LEO 运力也一举提高到 25 吨左右,这对于天宫空间站的未来改进型舱段平台的发射也更为有利。

4 YF75D 氢氧发动机持续工作 500 秒,己经可以提供接近 2 YF77 主芯级发动机持续工作 120 秒的总冲了。这样完全足以支持将 YF77 主芯级发动机的持续工作时间压缩为 340 秒左右,从而进一步增强了 YF77 发动机持续工作的可靠性。

总结

中国的长征五号火箭一旦这样进行升级改进,实际上就与美国人的宇宙神 5 火箭完全殊途同归了。

即长征五号火箭也变为使用并联 4 YF75D 氢氧发动机研制的重型上面级来执行 LEO 轨道的发射任务。而美国人的宇宙神 5 火箭现在就是使用并联 2 RL10 氢氧发动机的重型半人马座上面级来执行发射波音公司的“星际线”载人飞船与内华达山脉公司的“追梦者”货运航天飞机。

至于执行 SSO GTO LTO 轨道的发射任务,长征五号火箭就改回使用并联 2 YF75D 氢氧发动机的普通版上面级。而美国人的宇宙神 5 火箭现在也是使用单发 RL10 氢氧发动机的半人马座上面级来执行 SSO GTO LTO 轨道的常规发射任务。

因此,长征五号火箭现在要做到“能用、堪用”,办法都是有的。关键就是中国航天界现在“敢不敢下决心”去放手做了。

陈天(高凉陈君)

2019-1-2

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