五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】关于我国的长征5火箭 -- 李诗雅

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    • 家园 楼主继续说说长征六号

      火箭卫星都是两条腿走路,不过长征六号找不到什么可信赖的性能介绍,推断与五号相当性能更好些,主攻同步轨道。

    • 家园 日本的H2-B刚刚发射成功了。哪位大侠来点评一下?
      • 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 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 技术上非常好的东西

        运载能力比我们现有的火箭强得多,发动机技术指标也比我们强得多。

        将来就是长征5成功了,也就是运载能力上超过H-IIB,氢氧发动机技术档次还是不如,这个没办法的事情,我们还是底子薄

    • 家园 看得出兄弟是专家呀。关于天津

      我由于工作关系常去天津开发区,最近半年杨北公路边上的运载火箭产业基地已经在大干快上了,规模可以用恐怖来形容。这么说吧,我去过天津空客的总装厂,空客总装厂的规模不到火箭产业基地的1/20。且确实是一直延伸到港口那边了。当地人说法是所有的生产都在天津进行,然后走海运到海南。

      这个基地是商业性质的,还是您说的,大推力火箭的研发基地呀?

    • 家园 莫非当年的土星火箭用外星科技造的……

      通过运载能力严重怀疑阿波罗计划的真实性。

      波音公司的全重德尔塔4火箭(Delta 4H),LEO运载能力24吨,GTO运载能力14吨;已经取消的阿里安5重型火箭(Ariane 5ECB),LEO运载能力约22吨,GTO运载能力约12吨;俄国超重型安加拉火箭(Angara A5 UOHB)LEO运载能力约28吨,GTO运载能力约8吨。已经取消的H-2A 222型号(这种超重型型号已经取消,JAXA正在开发新的H-2B火箭)LEO运载能力23吨,GTO运载能力约10吨。

      • 家园 不能单看运载能力。

          运载能力是根据需要定的,现在暂时不需要发那么大的东西,也就没必要在现在再搞那么大的火箭。

          土星五是不计代价的产物,现在要考虑的第一个就是成本,然后再是技术的先进性,现在搞的火箭技术上肯定要比土星五先进。

      • 家园 那个数据没啥问题

        第一级5台F-1,第二级5台J-2,第三级1台J-2。Delta4H全氢氧不假,但是Saturn V是三级火箭,对比二级半的Delta4H,自然运载系数不相上下

    • 家园 有个疑问。

        看不到图。

      5 米直径模块采用两台50吨推力液氧液氢发动机YF77,是新一代运载火箭的核心模块;

        长征五各种模式应该是以5 米直径模块为基础,就是这五米的芯级加各种组合的助推器。但芯级本身的了动机推力只有一百吨,这就说明了没有助推器是飞不起来的。就是说最小组合是一个芯级加两个2.25米助推器,起飞推力340吨,这还大于长征2、3没有助推器时的起飞重量。如果是这样有了长征5后2、3也还要用。

        还有个问题就是5米直径的截面积刚好是3.5米的两倍,也就是说同样高度时五米芯级重量基本是3.5米的两倍,那么上面所说的最小组合会不会超重飞不起来?

      • 家园 bingo

        只要带5米模块,长5就要安排助推器,否则飞不起来。这个很常见,阿里安5的芯级重量也是比发动机推力大不少的,战神5的亦是如此。

        这是一种权衡,用大推力助推器提供推力,芯级多装高比冲的氢氧燃料,提供更高的运载系数。当然如果是全部用氢氧发动机自然运载系数最高,但是氢氧发动机做大很难,所以只好退而求其次了

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