更新時間:2022-10-12 17:10:33作者:佚名
(長征9號火箭設(shè)計方案之一,沒有可靠的動力,長征9號困難重重)
經(jīng)過幾十年的技術(shù)積累,和上世紀(jì)九十年代至今幾十年的快速發(fā)展階段以后,中國空間探索技術(shù)取得了令世人矚目的成績。早在本世紀(jì)初,中國就繼美俄之后成為世界第三個能夠獨立進行載人航天的國家。在其后,中國的衛(wèi)星發(fā)展也開始加速,至今為止,根據(jù)美國方面發(fā)布的數(shù)據(jù),中國的在軌衛(wèi)星總數(shù)量很可能已經(jīng)超越美國,即便考慮到美國夸大其詞的因素,中國的在軌衛(wèi)星數(shù)量也可以達到世界第二的水準(zhǔn)。而且,在近幾年,中國每年都是世界發(fā)射衛(wèi)星最多的國家之一。與此同時,中國長征5號代表的新一代大型運載火箭也開始應(yīng)用,更大的世界級重型運載火箭長征9也進入技術(shù)預(yù)研階段。
受此影響,很多人就對中國的空間探索技術(shù)產(chǎn)生了一些脫離現(xiàn)實的估計,很多人就認為,在現(xiàn)今的世界,中國已經(jīng)是名副其實的火箭技術(shù)和空間探索技術(shù)強國。而且,在這些技術(shù)的發(fā)展方面,前面已經(jīng)提到,中國也的的確確取得了很多成就。但是,實際上,和世界航天強國相比,中國航天還有很多弱項需要彌補,火箭發(fā)動機就是其中之一。
(不要說800噸推力的火箭發(fā)動機,長征5標(biāo)配的120噸液氧煤油發(fā)動機和50噸的氫氧發(fā)動機我國技術(shù)還沒有完全成熟)
火箭發(fā)動機技術(shù),中國和世界最強的差距很大
俄羅斯方面在近期發(fā)布消息稱,俄羅斯即將開始"生產(chǎn)被認為是世界上最大推力的"沙皇引擎"新型液體火箭發(fā)動機RD-171MV,這一發(fā)動機目前在國際上還沒有可以對比的型號"。根據(jù)俄羅斯方面公開的信息,RD-171MV型火箭發(fā)動機是俄羅斯最新推出的大推力火箭發(fā)動機,重10.3噸,最大推力800噸,計劃用于俄羅斯聯(lián)盟5中型運載火箭和發(fā)展中的葉尼塞重型運載火箭。根據(jù)俄羅斯的說法,RD-171MV型火箭發(fā)動機推力將會超過美國土星-5 號重型火箭上使用的第一級發(fā)動機F-1火箭發(fā)動機的推力,并且在尺寸方面,RD-171MV型火箭發(fā)動機也要比F1火箭發(fā)動機小,而根據(jù)公開的數(shù)據(jù),美國F1火箭發(fā)動機的推力接近700噸。
而且,俄羅斯表示,當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,RD-171MV型火箭發(fā)動機燃燒室可產(chǎn)生2700萬千瓦的熱功率,數(shù)據(jù)指標(biāo)相當(dāng)于大型核動力破冰船3個核動力裝置的功率。同時,RD-171MV型火箭發(fā)動機據(jù)稱還可重復(fù)使用,可重復(fù)使用次數(shù)達到10-15次,而這樣的性能和重復(fù)使用能力也都預(yù)示著,RD-171MV型火箭發(fā)動機將成為世界最強火箭發(fā)動機。
(長征5配套的國產(chǎn)最新50噸級氫氧發(fā)動機技術(shù),中國還沒有完全搞定,美俄日歐的氫氧發(fā)動機推力早就超過100噸)
實際上,在RD-171MV型火箭發(fā)動機之前,俄羅斯在大推力火箭發(fā)動機方面的能力就是世界級水平的。俄羅斯現(xiàn)役推力最大的RD180火箭發(fā)動機的推力數(shù)據(jù)就很耀眼,該火箭發(fā)動機也被美國采購,并應(yīng)用于重型火箭產(chǎn)品。從1997年美國和俄羅斯簽署RD180火箭發(fā)動機的引進合同以來,美國進口的俄羅斯RD180火箭發(fā)動機總數(shù)量已經(jīng)超過100臺。如果不是受俄烏矛盾美國開啟對俄制裁影響,美國現(xiàn)今還會繼續(xù)使用這款俄羅斯制造的火箭發(fā)動機。而且,美國至今仍然對RD180火箭發(fā)動機念念不忘,RD180火箭發(fā)動機的推力就在500噸上下。
在美國之外,俄羅斯方面在近幾年也多次傳出消息,聲稱中國也希望進口俄羅斯的這款RD180型火箭發(fā)動機,雖然這個消息的真實性有待考證,但是,從中國火箭發(fā)動機技術(shù)目前的現(xiàn)狀來看,中國也確實需要這樣的大推力火箭發(fā)動機,只不過,中國必然更想要技術(shù)。而和俄羅斯的RD180、RD-171MV型火箭發(fā)動機相比,中國國產(chǎn)的火箭發(fā)動機整體推力和技術(shù)水準(zhǔn)明顯還差很遠。想要趕上俄羅斯RD180、RD-171MV型火箭發(fā)動機的技術(shù)水平,短期內(nèi)中國也做不到。
(美國研制之中的RS-68型大推力氫氧發(fā)動機推力達到338噸)
俄羅斯RD180、RD-171MV型火箭發(fā)動機都是液氧煤油式液體火箭發(fā)動機,是各國現(xiàn)役火箭的主動力通用設(shè)計。中國液氧煤油火箭發(fā)動機技術(shù)的快速發(fā)展開始于上世紀(jì)九十年代,長征5號運載火箭標(biāo)配的120噸級YF100液氧煤油發(fā)動機是我國在此領(lǐng)域的技術(shù)最新、推力最大產(chǎn)品。同時,在長征9號重型運載火箭預(yù)研過程中,我國也開始了推力達到500噸級的新型液氧煤油發(fā)動機的研發(fā),2016年8月初,國產(chǎn)500噸級液氧煤油發(fā)動機首次燃氣發(fā)生器-渦輪泵聯(lián)動試驗取得成功,該型發(fā)動機研制工作取得首個里程碑式勝利。但是,這些大都是紙面數(shù)據(jù),真實的情況就完全不同了。
以長征5號火箭的120噸級YF100液氧煤油發(fā)動機為例,作為我國最新的最大推力液氧煤油發(fā)動機,該動力的成熟度仍然有待提高,長征5號首次發(fā)射至今連續(xù)失敗的現(xiàn)實也是明證。而且,目前為止,長征5號的后續(xù)發(fā)射計劃也不斷推遲,動力系統(tǒng)的問題必然存在。在這樣的背景下俄羅斯引擎,在我國還沒有完全搞定120噸級液氧煤油發(fā)動機的情況下,國產(chǎn)500噸級液氧煤油火箭發(fā)動機的研發(fā)難度就可想而知了。再參照我國液氧煤油發(fā)動機以往的研發(fā)歷程,國產(chǎn)500噸級液氧煤油發(fā)動機想要實用,恐怕還要很多年。
(中國引進RD180未必是空穴來風(fēng),中國液氧煤油發(fā)動機想從120噸直接過渡到460噸,必然需要借助外力)
在液氧煤油發(fā)動機之外,氫氧發(fā)動機技術(shù)我國和世界的差距更大。"氫氧發(fā)動機是指采用液氫、液氧作為燃料的發(fā)動機,是世界火箭發(fā)動機技術(shù)發(fā)展的趨勢之一,掌握氫氧發(fā)動機技術(shù)是一個國家成為航天強國的標(biāo)志之一,研制大推力氫氧發(fā)動機也是國內(nèi)外液體火箭發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展趨勢"。美俄日歐等航天大國目前都已經(jīng)研發(fā)成功先進的氫氧火箭發(fā)動機,最大推力都超過100噸,且都已經(jīng)應(yīng)用多年,美國的SSME氫氧發(fā)動機最大推力甚至達到213噸,正處在研發(fā)階段的RS-68型大推力氫氧發(fā)動機推力更是達到338噸。而和這些國家相比,中國目前推力最大的氫氧發(fā)動機,也就是長征5號使用的YF77氫氧發(fā)動機的推力只達到了50噸級的水平,而在可靠性方面,應(yīng)用該發(fā)動機的長征5號的近況同樣也能說明一些問題。
而在未來發(fā)展方面,早在多年前國內(nèi)就提出了220噸級大推力氫氧發(fā)動機的研發(fā)設(shè)想,并迅速開啟了項目,但是,至今為止關(guān)于該發(fā)動機公開的消息并不是很多。而參照中國從上世紀(jì)七十年代就開始發(fā)展氫氧發(fā)動機,目前還只能研發(fā)50噸級的YF77的現(xiàn)實來看,國產(chǎn)220噸級氫氧發(fā)動機的研發(fā)預(yù)計也不會太容易。
(蘇聯(lián)登月失敗,N1火箭應(yīng)用太多的火箭發(fā)動機,影響了可靠性就是根源)
火箭發(fā)動機之外,火箭材料技術(shù)中國也有不足
在火箭發(fā)動機之外,在輕型、先進、高強度火箭材料方面,中國火箭產(chǎn)品同樣存在一些不足。根據(jù)公開的信息顯示,和世界最高水平同類型火箭產(chǎn)品相比俄羅斯引擎,尤其是和技術(shù)先進的美歐同類型火箭相比,中國火箭的箭體本身重量明顯偏大。而這個現(xiàn)實據(jù)稱就是受我國火箭箭體材料技術(shù)影響,這個技術(shù)不足也在很大程度上浪費了國產(chǎn)火箭原本就不是很富裕的推力。
中國火箭發(fā)展和空間探索是不可能停止的,外購動力也只能解決一時的問題
由以上可以看出,我國火箭動力技術(shù)的一些不足已經(jīng)開始影響我國的航天探索任務(wù),我國的空間探索若想繼續(xù)快速發(fā)展,火箭動力的問題必須盡快解決。實際上,我國的月球采樣返回技術(shù)探索任務(wù)就已經(jīng)受到長征5號火箭發(fā)射推遲影響,而長征5號的問題,根據(jù)目前的公開信息,就和該火箭采用的國產(chǎn)最新火箭動力的可靠性有關(guān)。
至于用外購的方式或者增加發(fā)動機數(shù)量的方式解決問題,基本沒有可能。外購的做法只能暫時性解決我國火箭的一些問題,想要永久性解決中國火箭的動力問題,外購明顯不是出路,也很難掌控。增加發(fā)動機數(shù)量的想法就更不用想了,任何一款火箭的發(fā)動機數(shù)量增加必然都會影響火箭的可靠性,前蘇聯(lián)的N1火箭就是現(xiàn)成的例證。
因此來說,中國可以借助俄羅斯火箭動力產(chǎn)品暫時解決一些問題,但是,中國火箭的發(fā)展最終還是要靠我們自己。(CX)