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主题:【原创】关于我国的长征5火箭 -- 李诗雅

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家园 进步还是退步?

中国和日本第一颗卫星同为1970年发射,中国的卫星重达173公斤(“长征一号”运载火箭实际载重为300公斤),而日本的只有可怜的9公斤(“L- 4S-5”火箭载重无详细数据,从其其他资料推断大约为25公斤)。以中国和日本第一颗卫星重量算,是约20倍。以运载火箭实际载重算则为12倍。很明显文革时期中国的火箭负载能力远超日本。经过改革开放三十年“科技春天”后,日本在这方面已经反超。
运载日本首个太空货运飞船——空间站转运飞行器1号于日本标准时间11日凌晨2时01分升空的是日本独立研制的新型大运力火箭H2B。H2B火箭是日本大型主力火箭H2A的升级版本。H2B火箭长56.6米,重531吨,是使用液氧和液氢为推进剂的二级式火箭。H2B火箭的地球同步转移轨道最大发射能力约8吨,空间站转运飞行器轨道的最大发射能力达16.5吨。H2B火箭的第一级火箭搭载有两台LE-7A液体发动机,同时装备了4个固体火箭推进器,两者的数量均为H2A火箭的两倍。上述这种使用数个相同发动机的集群化手法是H2B火箭提升运载能力的关键,另外这种方法使用性能已经稳定的发动机,可以令研发工作在短时间内以低成本完成。

针对日本成功发射大型货运飞船,国人和很多媒体惊呼“中国同步轨道发射能力最强的长征3号乙仅能达到5.5吨的能力,发射神舟七号的长征2号F低轨道发射能力为8.4吨,日本火箭技术已经全面超过了中国航天技术”。

诚然这是一个重要的事实,但如果我们的长征五号运载火箭“不迟到”,我们中国航天也不应该输给日本的H2B。

长征五号是一种无毒无污染的高性能火箭,它有4个助推器,身高59.5米,起飞重量为643吨,起飞推力为833.8吨,近地轨道的运载能力能提高到25 吨,地球同步转移轨道的运载能力提高到14吨。其设计思想以通用化、系列化、组合化为重点。可搭载两种专门为其设计的火箭发动机,分别为推力为120吨的 YF-100液氧煤油发动机和推力为50吨的YF-77氢氧发动机。长征五号系列实行模块化设计,由直径为5米、3.35米和2.25米的三种模块构成。

由此可见,长征五号是其性能和设计思想都是比较领先的,也是H2B无法比拟的。但是如今的“迟到”或者说“让国人扫兴失望”,多是人为自身原因所致,这一点人为决策失误的教训我们今天的国人必须深刻认识。

中国大推力火箭的论证起始于1986年。当时的主要考虑是发展大直径、高可靠、无污染的新一代运载火箭,以因应国际商业卫星发射市场和中国未来卫星发射、深空探测的更高需求。但正式批准研制却拖到了21年之后的2007年。2007年5月10日,国务院审议通过了《航天发展“十一五”规划》,批准大推力火箭作为16个重大科技专项之一投入研制,这才正式对长征五号颁发了准生证。

实际上这一延迟21年之久的决定注定了我们的航天本可以启动得更早,提前服役更早些,至少应该与欧洲阿丽亚娜5同步进入市场,但是我们初始定的2015年(亦称2014年)已经足足晚了欧洲10年。

难道是我们的航天技术和工业基础不成熟才造成长征五号迟迟不能立项吗?这个理由并不太成立,我们的航天一直是我国的拳头“产业”(谈产业为时尚早),自主性很强,继承性也很强,在我们老一代航天人的努力下成果辈出,那时我们的工业技术更是薄弱,那时的计算机是打孔的纸带录入方式,但我们创造了一个又一个奇迹,这确实老一代领导人高屋建瓴的杰作。我们的航天人有18个月研发一枚大推力火箭(长二捆)创造的历史,可是为什么面对老专家从1986年论证新一代大推力火箭时却“避而不谈”,迟迟不愿意立项呢?一个大的系统工程立项与不立项(预研)资金使用量相差是天壤之别,如何能更好地发挥航天创新精神呢?

因此我认为技术不是迟滞长征五号立项的主要原因。

也许有人说,我们投入了全部精力全力以赴做好921工程,这个不假,但从公开报道里面来看,从921工程开始到实现载人首飞花费不过20多亿美元(我国载人航天工程实施十几年来,在载人飞船、火箭和其他相关设施的研制过程中,共花费180亿元人民币。其中,约80亿元是用于各种设施的建设,包括酒泉卫星发射中心的部分设施、航天员训练中心、北京航天中心等;另100亿元人民币则用于“神舟”飞船、运载火箭以及中国载人航天工程七大系统建设。也就是说,我国在载人航天整体工程上的投入只相当于美国一年航天投入的1/10)。与此同时(921工程)同步并行启动长征五号研发工程并不矛盾,更是说明我们航天发展具有前瞻性的体现之一。

一般而言,一枚大型全新型运载火箭的研发周期是6-8年(并非指的是继承性的改型),我们可以在一年半研发一枚继承性的火箭,为什么却在21年间却毫无建树,让我们在新型大推力火箭上落后于欧洲,甚至落后于日本的H2A、H2B呢?我们不得不反思是不是我们的决策层出现了失误才导致重点工程的延后。试想想,如果我们费尽心思如同歼10一样“二十年磨一剑”在不晚于2007年之前打造出来匹敌于欧洲阿丽亚娜5了长征五号,那我们的载人空间站、大型飞船、无人和载人登月计划是不是都会提前呢,而不至于现在[QUOTE]被日本和印度追着“难受”呢?

这一切都是我们自己的问题,是决策的问题,既不是资金的问题,也不是技术的问题,是我们的决策层有没有魄力和前瞻性的问题。如果大家还沉浸在“神舟飞船” 的自豪中,希望大家冷静地想一想,“神舟飞船”坐乘的“长征2F”实际上极大继承和脱胎于70年代洲际导弹,快40年过去了,这不是一个最大的讽刺吗?

相信航天人心里会有一杆秤,也希望国人能三思。

H2B火箭比中国长征5还要先进,这要归功于中国的‘改革开放’‘社会主义市场经济’。现在中国的火箭是第一代(推力小,推进剂毒性大是1940年代的V2版)在1975年中国已经提出固液火箭发动机计划并且在1977年开始全面设计,三中全会以后就逐步萎缩到1992年‘人民儿子’南巡以后就彻底熄火!设计师因意外事故不幸身亡(提早退休以后一次在阳台上不慎失足摔死)其儿子东渡扶桑做‘研修生’被日本三菱相中在扶桑开始继续其父亲事业。不过中国人不要害怕因为中国有FQ歇斯底里嚎叫就可以让日本害怕。

家园 一些消息

长征6号运载火箭立项正式获批 预计2013年出厂

据中国航天报报道,国家有关部门日前正式批复长征六号运载火箭立项。同时,由中国航天科技集团公司八院承担的长征六号运载火箭的研制工作也正式启动,预计首发火箭将于2013年出厂。

长征六号运载火箭系中国无毒无污染的新一代运载火箭,有许多新技术是在国内首次使用,研制难度很大。

长征5号火箭2014年首发 将实现无毒无污染发射

日前,中国运载火箭研究院副院长梁小虹在接受记者采访时表示,新一代大载荷运载火箭——长征5号目前研制顺利,通过发动机创新,将在2014年实现无毒、无污染发射。此外,梁小虹还介绍,一直承担载人工程和嫦娥工程的长征2F火箭将增加运力50%。

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长征5号2014年首发

梁小虹在接受记者采访时表示,十一五末、十二五期间,我国将建设空间站,并实施绕月、登月等计划,目前我国运载能力最大的长征2F火箭将无法完成这些任务,因此将研制能够运送25吨载荷的新一代大载荷运载火箭——长征5号火箭。“我们原计划去年就要进入下一个阶段,但由于一些原因,长征5号火箭的型谱还在继续论证,预计今年初这个问题就能解决。按照原计划2014年发射没有问题。”梁小虹介绍,长征5号承担载人航天工程的二期、绕月三期、登月工程,而首次发射不会直接搭载飞船或者绕月卫星。

实现无毒无污染发射

梁小虹介绍,长征5号火箭将分为两种状态,载人状态和不载人状态,其中不载人状态的可靠性要比长征2F火箭略低一些,而载人状态的可靠率会高一些。长征5号同样是我国完全自主研发的火箭,其中有多项技术创新。“经过创新后,长征5号的发动机将有很大改进,除了运载能力加强,还将首次使用液氢液氧、液氧煤油的发动机,可以首次实现无毒无污染发射。”他表示,长征5号火箭直径5米,比长征2F长1.65米,再加上研发成本,因此造价会比长征2F高不少。

长征2F将增运力50%

梁小虹还透露,目前火箭研究院正在推一个中运载火箭,中运载火箭主要在载人工程、探月工程的功勋火箭——长征2F火箭的基础上,更换新的推进剂,将其运载能力从现在发射10吨到地球轨道,提高到将14到15吨的载荷发射到地球轨道。“经过升级后,我国火箭将覆盖目前整个国内的卫星系列并满足国际卫星的发射需求。”梁小虹介绍,我国将既有能够将小载荷发射到1000公里以下轨道的小火箭,又有能够将15吨载荷发射到地球轨道的中运载火箭,还有能够发射25吨有效载荷的大运载火箭。

据悉,中航八院自2000年就组织科技人员开展了中国新一代运载火箭的总体方案论证和关键技术的攻关工作。2008年7月,中航集团公司作出决定,明确“长征六号”由八院总承研制。八院随即开始组建研制队伍,全面开展立项前各项协调、论证和策划工作。

目前,中航八院已经完成了总体方案论证,确定了型号研制全过程的计划安排,明确了各系统负责人,基本确定了各分系统主要技术方案,正在深化关键技术攻关和关键单机的研制。

家园 长三第三级只有一台发动机。
家园 我翻译的

donkeyking:我捡重要的翻译一下

家园 长三乙设计不一样

那次土星5发射,第二级5台J-2的1台出了问题。但是长三乙第三级是两台发动机,并联而成YF-75,而且发动机没有节流能力,所以也无法让另一台降低推力来调节。至于有问题的关机,靠单侧发动机,发动机又没有足够的摆动偏转,还是会打飞的

家园 说白了就是发动机上90,90年代投资少

至于为什么,就是各说各话了。

有军费大削减的因素,有保障军用固推开发的因素,有自己技术储备不足的因素。

说多些,80年代开始大裁军削减军费,而中国航天实质就是军队完全提供经费,主要任务是造弹道导弹和侦察卫星为国防服务,自然也大受影响,基础投资少之又少;

在落后美国20年后,80年代中国弹道导弹开始转向固体化,而同时代世界上开始开发新一代运载火箭,已经不是早期弹道导弹派生的火箭,而是专门为航天运输开发的,技术上和弹道导弹关系很少,尤其是核心的液体发动机,更是一点关系都没有。这时候中国航天自然要全力保障DF31这类国之重器的开发,而不是主要折腾什么大推力液体发动机。

就技术储备来说,我国没有多少分级燃烧的发动机开发经验,氢氧发动机更是完全没有。没有任新民的坚持,YF-73,YF-75氢氧机肯定要夭折的。开发分级燃烧的的液氧煤油发动机YF-100,在90年代买进RD-120逆向工程的基础上开发还出现过试车爆炸的事故,80年代有啥就更不用说了。

至于说文革时代如何,DF-6被取消,相关的先进气动塞式发动机和分级燃烧的发动机开发组被解散不就是1976年以前么?运10不过是个落后时代几十年的废物,DF-6第二级的气动塞式发动机拿到现在也是世界领先的技术,第三级分级燃烧的发动机如果不取消,何至于后来靠引进RD-120重新开始?

家园 你是对的,两台氢氧发动机。
家园 【文摘】美战神火箭首次点火试验

新浪科技讯 北京时间9月15日消息,据美国太空网报道,美国宇航局新一代运载火箭“战神1号”9月10日通过了重要的 视频:美国宇航局成功测试新一代载人火箭 媒体来源:新浪播客 发动机点火试验。这种新型火箭承担着将宇航员最终送上月球的重任。

航天飞机计划在2010年或2011年退役,“猎户座”飞船和“战神”火箭便是美宇航局建造用来替代航天飞机的新一代载人航天工具。它们都是美宇航局“星座计划”的一部分,定于2015年前正式投入使用。

这次点火试验投入达7500万美元,持续了大约123秒——在实际发射中点火的时间总和——让工程师可以通过650套仪器设备对46个设计目标展开监控。点火试验产生了大约2200万马力的动力,温度约为4500华氏度(2480摄氏度),如此高的温度足以将钢铁熔化,将犹他州的沙子变成玻璃。

外链出处

家园 我之前以为我们的航天技术全面领先日本欧洲呢

谢谢作者和后面的跟帖,增加知识了。

家园 多谢您的回复,鲜花感谢
家园 我的理解是整体上领先,而不是全面领先

打个比方,你手上有两个k,一个q,两个10,而我只有4/5/6/7/8,单比每张牌,你都强过我,但综合在一起,我是顺子,就稳吃你了。

我们的优势在于举国体制

家园 我们哪个方面都落后

ESA在技术上,在规模上,都领先于我们。火箭发射规模赶超ESA就是这几年的事情,但是卫星发射规模还差很多。

至于技术的深度和广度,就不说了。综合起来,对比欧洲我们落后20年吧。简单对比下差距最小的发动机吧:

Ariane 5 一级液氢液氧(LH/LO)发动机

Vulcain,1985 年开始研制,1991 年第一次达到

600s。至1999 年6 月中,发动机累计试车及飞行

时间为125,000s,其中364 次试验和三次飞行。

经过为期8天的鏖战,航天科技集团公司六院11所基础理论研究室的科技人员完成了某新型发动机单机双摆试车机架与常平环首次联合静力试验所有状态的试验任务,达到了对设计方案和产品状态考核的目的,为新型发动机(YF-77)第51次试车铺平了道路。

按照我私下的统计,YF-77迄今为止,总试车时间还没到5000秒呢。目前只进行过5次500秒试车。

刚才数错了:-)2007年底是3次,08年12月4日和09月7月21日各有一次500秒试车。我们首次200秒试车是06年1月15日。对比vulcain发动机,⊙﹏⊙b汗

家园 但载人比他们强吧

这方面的研究他们做过吗?估计得是几十年前了吧

家园 载人方面,欧日都做得比我们早

我们跑到前面,是决策正确(更确切说是运气好),选了一次性飞船路线。如果我们也选可复用飞船或是航天飞机甚至空天飞机路线,恐怕现在也是啥也没有。

欧洲人的Hermes/赫尔墨斯航天飞机,用阿里安发射。日本NASDA的HOPE/希望号航天飞机,用H-II发射,不过都在90年代半途而废了。除此之外,德国有Sanger/桑格尔空天飞机,英国有Hotol/霍托尔空天飞机,日本有NAL的HIMES空天飞机,也都是90年代技术难度太高放弃了

不过现在欧日都在开发载人飞船,而且很巧合,都是基于货运飞船的,欧洲的是基于ATV的ARV,日本是基于HTV的飞船。

家园 说起来,欧洲人技术底蕴很发指啊

美国人就不说了,更变态。SSME plus发动机,真空比冲485秒,地面比冲415秒(这是20年后廉价大推力的RS-68A的真空比冲),真空推力380吨。

Sanger空天飞机,第一级是TBCC涡轮基组合超燃冲压发动机,第二级是液氧液氢发动机ATCRE,真空比冲485秒,推力130吨。

不过由于预算削减,都完蛋了。尤其是Sanger,第一级就算预算一直充足,也开发不出来,这是技术问题不是资金问题。

不过十多年后,欧洲人又打算开发新的分级燃烧的氢氧发动机,海平面2500KN(255吨),这个技术没问题,可能用于Ariane6,它将是有史以来最强大的分级燃烧氢氧发动机,把美国人的SSME远远抛开了

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