五千年(敝帚自珍)

主题:在欢呼猎鹰重型成功发射的时候,请不要忘记先驱N1 -- PBS

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  • 家园 在欢呼猎鹰重型成功发射的时候,请不要忘记先驱N1

    猎鹰重型是人类历史上第三强大的火箭,现役第一强大的重型火箭,性能抛开现役其它重型火箭几条街。

    一句话概括它的构成,相当于搭了27块相同的积木。用三个猎鹰9火箭拼成,1个当芯级,2个当助推器。每个猎鹰9由9台梅林发动机(推力86吨)组成。加上二级1个,全箭总共28个梅林。

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    从运载能力来看,猎鹰重型近地轨道运力为63.8吨,远远超过其它美中俄日欧任意一型现役火箭。当年阿波罗登月计划的土星V火箭能力为140吨。N1的能力(95吨)虽然也超过了猎鹰重型,但N1没有成功过。

    猎鹰重型是具有回收复用能力的。这个能力目前除了航天飞机其它重型火箭都没有。猎鹰重型虽然是第一次发射,但它不是新火箭,它的两个助推器是先前回收的猎鹰9。

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    猎鹰重型1级总共有27台梅林发动机(发动机重量470公斤/台)。

    猎鹰重型将积木式的造重型火箭搞成功。人类造重型火箭的思路通常是先造以前没有的,推力更大的发动机,从土星V到长征五都这样。造不出大发动机的就用小发动机代替,N1是这么干的,N1也是这么失败的。N1一级加助推有30台发动机,4射4炸。猎鹰重型虽然一级有27台发动机,但是经过3个9台布置形成的。

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    N1的第一级30台NK-15煤油-液氧发动机(单台重量1200公斤,推力55吨)布置

    4. 猎鹰重型的进度是很快的,从2011年开始说要弄,到现在攒出来,也就七八年。而且今年开始打商业卫星和美国国防部的卫星。这说明美国的军界和商界是认的。而N1的开发速度也不慢,但是整个设计工作全部采用手工,数万名工程技术人员参与了设计制造,时代差距关公战秦琼无法比较。

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    从发动机布置上看出,苏联的N1火箭第一级发动机全部布置在一个箭体上,犯了一个错误,就是把所有的鸡蛋放在一个篮子里,求大而全,结果造成无法控制的共振问题;而猎鹰9采用最多不超过9的布局,减少了箭体直径,也减少了共振。同时也为今后模块化助推器猎鹰重型打下基础。

    这里有一个设计思路问题,即在一个箭体上发动机的数量最多可以布置多少台,俄国人不知道,不过在联盟火箭上,他们应该有感觉了,但是没有继续探讨如何修改发动机走猎鹰重型的道路。

    联盟火箭发动机布置

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    RD-108煤油/液氧发动机,这种发动机推力同梅林发动机推力差不多,但是有4个燃烧室和4个喷管,重量1200公斤,比梅林发动机470公斤差距太大。

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    猎鹰重型吸取了N1的教训,同样走便宜的小型高效煤油机道路,但是减少每个模块的发动机数量,只有N1的三分之一,减少了共振的强度,对火箭整体稳定性提供了保证。

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    梅林1D发动机

    俄罗斯联盟号火箭相当稳定,猎鹰9也相当稳定,由猎鹰9衍生而来的猎鹰重型第一次表现也很稳定。

    猎鹰9可以通过模块化变成重型火箭,而联盟火箭则无法搭积木成为联盟重型。

    自然界所有生物,都有细胞,小老鼠到大象,细胞细微结构尺寸都差不多,这些细胞数量的多寡决定生物的身体尺寸。

    所以用小型发动机搭积木构建大火箭是符合自然法则的。

    通宝推:silencsrv,
    • 家园 还有一个很重要的因素是技术手段的进步

      当代有先进的高精度低成本可大量布置的传感器,可以全方位收集发动机数据,然后使用基于计算机技术的仿真和分析手段,所以突破以前形成的“定论”成为可能。

      当然,这种突破为什么由美国的spacex来实现,有更深层次的原因。

    • 家园 两种火箭的总设计师都有一个相同的经历:当过伐木工

      猎鹰9火箭的发动机总设计师Tom Mueller(汤姆·穆勒),他的父亲是伐木工,希望儿子也做这个行当,家境不富裕的他为了读大学,曾经连续4年暑假期间去做伐木工,攒够下学年学费,最终于1985年在美国排名第170的爱达荷大学毕业,从工程学院获得机械工程学士学位。在TRW公司干了15年火箭设计制造后,因为不得志愤而辞职,回家在车库自制火箭发动机,直至一龙一顾茅庐请他出山担任火箭发动机总设计师,搞出梅林发动机。

      N1火箭的总设计师Серге?й Па?влович Королёв(谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫)是个乌克兰人,毕业于著名的鲍曼莫斯科国立技术大学,专业就是航空器制造。由于斯大林的大清洗,他吃过6年的牢饭,其中半年是在西伯利亚劳改营流放做伐木苦役。后来纠偏恩赐得到重用,成为发射世界第一颗卫星的火箭总设计师,也是苏联登月计划负责人,N1火箭就是他的设计。

      看来要成为著名火箭发动机总设计师,有一个伐木工的经历是一个重要的履历部分。

      N1火箭失败不是科罗廖夫的无奈,而是他在1966年因癌症逝世,后继无人。如果他还活着,苏联宇航事业可能就不一样了。

      据苏联医生认为,科罗廖夫的病根在坐牢期间落下,所以N1的失败这个板子要打在斯大林的屁股上。

      • 家园 小时候看过播火记
        • 家园 记得看过电影剧本,主人公死于心脏病发作

          电影是主人公死于滑翔机事故,科罗廖夫年轻的时候,首先就是学习制造滑翔机。

          Taming of the Fire

          http://www.imdb.com/title/tt0069434/

          • 家园 电影也是死于心脏病吧,记不清了,很简略带过

            我父母单位因为是国防科研单位,所以经常放些这些片子。当时看的热血沸腾。

            74年还是75年,还放过美国的阿波罗登月。印象最深的是最后返回舱落到太西洋,尼克松去航母上迎接宇航员,并发表讲话,之前尼克松领祷。电影配音说尽管美国技术很先进能把人送上月球,但挽救不了美国资本主义就要灭亡的命运。尼克松也只能祈求上帝来拯救美国。这话给我印象极深。

            • 家园 不讲这些话这些电影不能放了

              电影配音说尽管美国技术很先进能把人送上月球,但挽救不了美国资本主义就要灭亡的命运。尼克松也只能祈求上帝来拯救美国。这话给我印象极深。

              当时内部发行老毛同美国记者斯诺的谈话,比如寄希望于美国人民,看了觉得是天方夜谭。

              • 家园 寄希望于美国人民,现在看觉得是天方夜谭,但当时是真心的啊

                上个世纪六十年代,不仅仅我们在搞文革,美国和法国的左翼都没闲着。波澜壮阔的民族解放运动,五十年代解放了N多殖民地国家之后,六十年代速度虽然慢下来了,但依然是风起云涌。马丁路德金领导的美国黑人的解放运动,也可以算是其中的一部分。再加上反对越战的那些美国年轻人,也是一股不能忽视的力量。寄希望于美国人民,在当时并不是一句口号,更不是天方夜谭。

                MD也曾经说“寄希望于中国的第三第四代”,现在也被看做是一个笑话了吧。但是八十年代美国确实是基于这个想法,规划中国战略的。

                话说,MD这计划是不是还没完全失败呢啊?哪些人算中国的第三第四代呢?

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