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中國着手研製5000噸級超級火箭
送交者: 一劍破天 2014年02月05日21:31:06 於 [軍事天地] 發送悄悄話

雖然遙遠,但中國的目標很偉大, 比幾十年前的土5更重,技術更新,效率更高,,,,你都能算出什麼結果啦,,,



 近日,美國“航空周刊”網站刊登文章《中國重型發射器設計超越“土星5號”(Chinese Super-Heavy Launcher Designs Exceed Saturn V)》,文章評述了中國航天運載器的發現現狀,列舉了長征9號運載火箭發動機的主要性能和中國大型火箭設計的兩套方案,並與美國的“土星5號”和SLS Block 2進行了橫向比較,分析了中國空間發展的建設需求,認為中國目前的工業水平允許研發登月技術,大型火箭能否研發成功取決於中國是否啟動大型空間任務。現將文章主要內容直譯如下:


  中國工程師正在設計比阿波羅計劃中“土星5號”(Saturn V)更強力的登月火箭,力爭達到美國國家航空航天局(NASA)空間發射系統(SLS)Block 2的標準,像美國一樣擁有超級空間運載能力。

  中國運載火箭技術研究院(CALT)正在設計長征9號運載火箭,研究將130噸送入地球低軌(LEO)的能力,兩個備選方案都與SLS Block 2相似,起飛質量都在4100~4150噸,製造歷史上最大型的空間運載器。


  發動機是研發的關鍵。西安航天動力研究所的工程師正在研究一種煉油發動機YF-660,推力達到“土星5號”F-1發動機690噸的水平。北京航天動力研究所也在研發推力200噸的液氫燃料發動機YF-220,同時應用在火箭第一級和第二級。與美國計劃將“土星5號”發動機推力提高10%相比,中國計劃將超級空間運載器的推力提高10倍,尺寸也比目前最大的長征5號火箭大4倍。YF-660發動機的推力也是中國現役火箭推進器的5倍。

  中國工業界一名官員表示,中國目前的工業水平允許研發登月火箭,最低目標是將70噸載荷運到地球低軌,建議中國借鑑SLS的研發理念研發大型航天運載器。


  2年前,長征9號運載火箭的結構模型曝光,9月23~27日在北京舉行的國際宇航聯大會展覽會(IAC)上,中國運載火箭技術研究院公布主要規格,A計劃是第一級火箭中央安裝4台YF-660發動機,周邊4個助推器各安裝一個,B計劃中主要推力來自4個固態燃料推進器,每個推力可達1000噸,同時4台 YF-220發動機將被安裝在第一級,使推力達到4800噸,最終目標是5000噸。一名美國航天工程師表示,“雖然不能準確評估這種方式,但是我非常喜歡這種設計”。


  北京航天動力研究所所長張南表示,YF-220發動機目前只是概念或初步設計,也沒有正式給發動機命名。該院有研髮長征5號火箭YF-77發動機的成功經驗,正在解決適航發動機的關鍵部件,以及分段燃燒、引擎效率最大化等技術問題,特別是液氫液氧發動機技術。美國洛克達因公司(Rocketdyne)的RS-25空天飛機發動機就是採用氫燃料分段燃燒的方式。中國未來的比衝量(ISP)可以達到430秒,目前的YF-77達到了428秒。


  中國最大的煤油發動機YF-100採用分段燃燒,但是應用到更大型運載器上就要面臨技術挑戰。西安航天動力研究所表示在2011和2012年的研發過程中,為把問題降低至最低,建造的第一部發動機推力保守地控制在300~400噸,今後將應用到長征9號,將其2個燃燒室換成推力更大的活塞。長征9號設計的A計劃也在2012年進行了修訂,為2個燃燒室增加了噴管。


  發動機性質和燃料量確定後,A計劃的助推器的比衝量可達160秒,中央推進器達到220秒,第二級的比衝量達到500秒,如果西安航天動力研究所將 YF-100的技術成功應用到YF-660上,發射時的比衝量能夠達到305秒。B計劃的固態助推器比衝量120秒,中央推進器達到500秒,第二級的比衝量400秒。


  A計劃和B計劃的有效載荷比為3。2%,小於“土星5號”的3。9%和SLS Block 2的4。4%,這並不是說明中國的設計效率低下,而是中國科學計算的發射的效費比。使用固態助推器的B計劃可能比A計劃超重。兩種設計運載載荷到地球低軌的能力顯明中國正在追求探月計劃,但是計劃不會比阿波羅計劃更有野心,中國送往地球表面的載荷質量大小有賴於任務的執行情況,使用長征9號運載載人飛船更是嚴峻的任務。土星5號一次性運載所有阿波羅計劃的獨立艙,當時送往地球低軌的載荷是118噸。


  國際宇航聯大會展覽會期間,中國工業界展示了通過3次小火箭發射進行載人登月的概念,一枚長征9號的縮小版火箭可能發射登月飛船進入月球周圍的軌道,之後載人航天艙通過更小的發射器,可能是目前的長征2F或未來的長征7。第二個航天艙發射器的推進裝置加入進來,將其推向月球軌道,在那裡與月球車會合。

  小型運載火箭易於研發,但是大型火箭的發射成本更低,中國未來如何選擇取決於是否啟動大型空間任務,每年發射一枚大型運載火箭,目標也不僅僅是月球。如果達到有人登月目標就停止發展,那麼應該發展多任務的中型火箭;如果有更大載荷的任務需求,那麼才有必要研發大型運載火箭。


  中國在國際宇航聯大會展示的長征9號運載火箭手冊中提到了登月發射,表示該型火箭唯一目標是在月球軌道外入軌50噸的載荷。外層空間探索(脫離地球引力20噸)、大型地球軌道任務(相對靜止軌道50噸)以及新概念任務(脫離地球引力50噸)也被提及,儘管最後一項任務需要全新的火箭設計。

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