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火箭規(guī)劃運力過剩要遠遠好于運力規(guī)劃不足。
火箭的運力”夠用”是相正確 , 美國的宇宙神五當前版本火箭運力在發(fā)射新地平線 , 朱諾與 MUOS衛(wèi)星后就完全用盡了 , 從宇宙神五火箭服役到現(xiàn)在也不過是 8 年多的事。
長五火箭只要研制成功 , 沒幾年時間也會很快就”用盡”其運力的。 現(xiàn)在的中國已經(jīng)不是長三乙剛研制成功時的中國了。 現(xiàn)在的東方紅四號平臺新通信衛(wèi)星就已經(jīng)做到 5300 公斤了 , 原始版本的長三乙火箭運力就已經(jīng)用盡。
探月三期 , 空間站核心艙 , 東方紅五重
2、型通信衛(wèi)星平臺 , 再做重幾噸很容易。美國的 GPS三代衛(wèi)星就要比早期的 GPS衛(wèi)星重很多 , 要用德爾塔四火箭來發(fā)射?;鸺\力不行 , 載荷重量就只能遷就火箭運力不得不降低。 當前的天宮一號重量就只有 8 噸, 如果有現(xiàn)成版的長五火箭能夠使用 , 天宮一號也一樣會做成歐洲的 ATV那樣重二十噸級別的。
第一 , YF77 發(fā)動機與外國同類型發(fā)動機工作時序比較。
其實長五火箭的 YF77 從技術水準上分析并沒有太多值得我們指責的地方 , 畢竟這是中國第一次研制大低溫發(fā)動機。 日本的 LE7A, 美國的 RS68主芯級燃燒時間都沒有長五火箭芯級 YF77那
3、么長 , 這也大大加大了其研制的難度。從燃燒工作時間比較 , YF77與阿里安五的火神 2, 航天飛機的 SSME是同一性質(zhì)的東西。
當然 , 如果 YF77 主芯級的燃燒時間能夠縮小到 300 秒左右 , 走日本 H2A
的路線 , 再加一級 ( 使用一臺 YF77研制長五第二級 ) 要兩級半才能夠進入 LEO,
當前版本的 YF77已經(jīng)進行過 500 秒試驗 , 只要再經(jīng)過 600 秒長程試驗考核就能
夠裝火箭試飛了。 這樣搶在 首飛也并無不可能。 問題是如果 YF77主芯級的工作時間如果縮小到只有 300 多秒 , 長五火箭主芯級使用
4、YF77的實際意義就大打折扣了。
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A, 日本 H2A火箭 LE7A主芯級工作時間 :
440 sec( 比沖 )
390 seconds ( 工作時間 )
第二級 LE5B工作情況 :
447 sec
534 seconds
B, 阿里安五 ECA火神 2 工作時間 :
1,340 kn (301,000 lbf)
431 s
650 seconds ( 火神 2 持續(xù)工作 65
5、0 秒 , 比 H2A的 LE7A長太多 )
第二級工作情況 :
27.4 kn (6,160 lbf)
324 s
1,100 秒
C, 美國德爾塔四 H 主芯級 RS68工作時間更小只有 259 秒。
410 sec
259 seconds
但第二級 RL10B2太強勁 , 工作時間 850 至 1125 秒。
462 sec
850 - 1,125 seconds
D, 航天飛機主發(fā)動機 SSME工作時間 480 秒, 也
6、要比 H2A的 LE7A長得多。
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located on orbiter
5.45220 mn total, sea level liftoff (1,225,704 lbf)
455 s
480 s
E, 前蘇聯(lián)能源火箭的 RD0120比沖 359-454 sec , 主芯級工作時間 ( 480
秒 ) 也很長。
480-500 sec
F, 日本的 H2B主芯級工作時間更短 , 只有 352 秒。
7、
2,196kn
440 sec
352 seconds
H2B第二級工作時間 ;
448 sec
499 seconds
顯然 , 只使同樣是使用低溫主芯級 , 但 H2A, 德爾塔四 H與阿里安五 , 航天飛機 , 能源火箭還是存在巨大差別的。日本的 LE7A 雖然采用分級燃燒技術 , 但由于工作時間遠遠小于阿里安五的火神發(fā)動機 , 技術水平與歐洲也只能是仲
伯之間 , 而與前蘇聯(lián)的 RD0120, 美國的 SSME還差得很遠。如果中國的 YF77真
的能夠在實際
8、飛行中做到芯級發(fā)動機持續(xù)工作 500 多秒 , 對于 LE7A也不必妄菲
薄。同樣是低溫分級燃燒發(fā)動機 , 也一樣要分三六九等。
如果長五火箭也走 H2A與德爾塔四 H的路子 , 主芯級 YF77工作時間從 500
秒大幅度下降到 300 秒左右 , 研制難度將大大減小。
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如果國家真的要”急用”長五火箭 , 能夠改為使用 4 臺 YF77研制長五主芯級 , 當前研制中的氫氧儲箱不進行加大 , 主芯級工作時間縮小為 250 秒, 那么現(xiàn)在 YF77就能夠裝箭試驗了。問題
9、是如果不再加裝強大的第二級 , 這一版本的長五火箭的 LEO運力將會很難看 , 但也會有十幾噸水平 , 而 GTO運力將只能夠達阿里安五早期級別的 6, 7 噸水平 , 比長征七也只好一點點 , 基本沒有商業(yè)價值。但好歹保著了 YF77的命 , 最多投入使用之初就要立即啟動升級計劃 , 學習阿里安五的路子 , 一步步將 GTO運力提升到 14 噸的初始設計水平。
當然 , 如果國家一定要急著趕 YF77上架 , 這也的確是一個可行的方案。
但 YF77生來就是要做巨型低溫上面級的命 , 低溫上面級工作時間往往要比主芯級還要長 , 并要具有多次啟動能力。因此無論如
10、何 YF77的持續(xù)改進工作都會持續(xù)上幾十年時間的。比較長五與 H2A, H2B, 或者長五真的應該將 YF77主芯級工
作時間大大縮小才能夠按時在 投入現(xiàn)役了 , 持續(xù)工作 500 秒的 YF77改進型發(fā)動
機能夠推動 2020 年后再投入現(xiàn)役。
總而言之 , 要保證 服役的時間節(jié)點 , YF77 的技術指標非要降低不可了。
第二 , 長五火箭確保首飛成功重于一切。
火箭研制最終由于種種原因”不盡人意” , 最后又推倒重來的例子現(xiàn)實中就有不少。
著名的例子就有波音的德爾塔三與日本的 H2 火箭。高涼陳君的意思就是反正當前版本的
11、長五火箭就是因為”遷就” YF77 氫氧發(fā)動機而研制的產(chǎn)物 , 而 首飛的時間又迫在眼前。 那么現(xiàn)在干脆就遷就 YF77到底 , 將 YF77主芯級的燃燒工作時間大大縮小到 250 秒左右 , 只要 YF77主芯級能夠安全燃燒到 YF100煤油助推
器分離拋棄即可。這樣做的核心目標就是要不惜一切代價都要 " 養(yǎng)著” YF77, 讓YF77能夠裝箭飛行 , 飛不了 500 秒就飛行 250 秒什么樣 ? ! 只要 YF77在長五火
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箭的研制中謀得使用一席之地 , 日后再慢慢升級改進就是了。 歐洲阿里安五
12、火箭的火神發(fā)動機當年就是這樣一路走來 , 首飛型號的阿里安五 GTO運力只有 6 噸多 , 同樣不慘不忍睹 ; 但日后一步步地改進 , 也依舊雄霸商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場。
因此確保長五火箭能夠按時首飛并首飛就能成功是壓倒一切的核心任務
與目標 , 為此大幅度下調(diào)性能標準也在所不惜。否則時間久拖不決 , 夜長夢多 , 政治領導人一”不高興” , YF77 就有可能被立即擠出長五火箭的研制進程。這是有先例的 , 當年蘇聯(lián)為 N1火箭而研制的一流發(fā)動機 NK33就是因為導致了太多的傷心事 , 在蘇聯(lián)最終被徹底打入冷宮的。
事實上對于今天的中國而言 ,
13、只要長五首飛型號能夠一次性成功 , YF77 到底是燃燒了 250 秒還是 500 秒都是并不重要的。 只要長五能夠首飛成功了 , 其所代表的”政治任務”就完成了。 航天科技的老總們就能夠向上級作出了合格完滿的交代。再持續(xù)改進升級將是下一代老總們的事。 火箭性能差點日后再升級改進就是了。
可是如果非要讓 YF77主芯級必須燃燒上 500 秒, 以當前長五的進度要做
到 首飛的可能性基本為零。更為重要的是如果在首飛任務中就爆了 , 航天科技
老總走人事小 , 如果連累到整個長五火箭構形與發(fā)動機都必須推倒重來 , 如日本的 H2 火箭那樣 , 那將會對 Y
14、F77未來的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生極為重大的傷害。
老實說 , 學習歐洲阿里安五的路子不失為明智的方法。 阿里安五在早期也失敗過多次 , 但因為火神問題而失敗的例子卻沒有 ; 而日本的 H2 卻由于發(fā)動機性能要求太高 , 可靠性極為悲劇 , 最終不得不推倒重來。 這個教訓世人是有目共睹的。
當然 , 如果長五 YF77主芯級只能夠燃燒工作 250 秒, 一級半的長五火箭
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肯定是無法將載荷送入 LEO 的, 但補救的方法也非常容易簡單 , 中國完全能夠基于長征四號
15、常溫上面級的成熟發(fā)動機 ( 或者長三乙低溫第三級的發(fā)動機 ) 研制一款 5 米直徑”過渡性第二級” , 暫時來支撐長五火箭執(zhí)行 LEO發(fā)射任務。盡管加多了一個第二級 , 長五的構形有所復雜化了 , 但好歹大大縮小了 YF77的工作時間 , 大大降低了因為 YF77性能不足可能導致到整個長五火箭首飛無限期推
遲 , 甚至流產(chǎn)的不確定性風險 , 確保長五在 的時間節(jié)點上依然能夠按時執(zhí)行首飛任務。
這樣做無論是對于航天科技公司本身還是對于 YF77本身都是有著長遠利
益的。
只要長五能夠按時首飛 , 其加裝了一個新的”過渡性常溫第二級”又什么樣 ? !
16、 只要其 LEO運力能夠保持有 20 噸的水平 , 那么一樣也能夠應付空間站核心艙的發(fā)射任務 ; 而只要其 GTO運力能夠保持 7, 8 噸水平 , 執(zhí)行嫦娥三期任務也一樣
沒問題 , 全新研制的東方紅五號平臺的通信衛(wèi)星也能夠發(fā)射 , 那么政治領導人與社會大眾也沒有什么能夠再指責航天科技公司的了。
反正長五都是一個”科學試驗性質(zhì)”遠遠大于商業(yè)性質(zhì)的新火箭 , 是一個因為中國”缺課”了航天飛機時代 , 導致到遺留下了大型低溫發(fā)動機研制空白試卷 , 在二十一世紀的今天不得不再回去來”補習 , 補考”的產(chǎn)物。因此在研制的策略上”保守一點” , 從而力?!笔装l(fā)成功” ,
17、 并沒有什么不好的 , 步步為營的策略可能更能夠為長五火箭一帆風順的未來發(fā)展帶來更多的機會與更少的人為阻礙。
因此中國航天部門必須確保長五火箭”首發(fā)不爆炸” , 由其是不能夠因
為 YF77的性能不可靠而爆炸。歐洲阿里安五的火神一性能與可靠性也存在這樣
那樣的問題 , 但因為火神發(fā)動機的原因在發(fā)射過程爆炸的例子卻沒有。 在中國辦事就必須明白”首發(fā)成功”的重大政治意義 , 由其是長五這種政治性質(zhì)濃厚的
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新型火箭。首飛爆炸后果非常嚴重。因此大幅度縮小 YF77的工作
18、時間來確保長五火箭”首發(fā)成功”是值得的。 因為這樣做降低的不但是技術風險還有”政治風險”。
第三 , 長五火箭首飛時間最遲不能遲于 。
馬死落地行 , 沒有大推力火箭對中國航天工業(yè)的進一步發(fā)展的負面影響已經(jīng)越來越大。作為世界上最小的空間實驗室天宮一號只是大運力火箭缺失負面影響的一個例子。
但影響卻已經(jīng)遠不只是天宮一號方面 , 當前東方紅四號改進型通信衛(wèi)星的重量就只能夠局限于 5。5 噸。這也與長三乙運力的不足有著必然的關系 , 如果火箭運力足夠 , 東方紅四號改進型通信衛(wèi)星的重量做到 6 噸以上完全能夠。
至于說到日本的 H2,
19、H2A與 H2B火箭由于日本沒有大型分段式固體燃料助推器 , 因此嚴重制約了 LE7與 LE7A主芯級持續(xù)工作的時間 , 制約了 H2系列火箭的性能提升。那只能夠說明日本人做事的邏輯讓外國人無法理解。 或者這也能夠歸因于日本人的”島民性格缺憾 ( 一句話總結為鼠目寸光 , 沒有長遠戰(zhàn)略規(guī)劃) ”。
不過日本人能夠搞出 M5, 要搞出 UA1205, UA1207( 700 噸級別 ) 之類的大固體助推器應該不是大問題。而且大力神的 UA1205之類鋼殼分段式固體燃料助推器技術水平已經(jīng)很古老了 , 今天印度也能夠玩 , 日本也沒有理由搞不了 , 大不了給美國 ATK 公司補償一大筆”安全顧問費 ( 象不得不拉上洛馬才能夠搞 F2 那樣 , 實際是收賣美國政府 ) ”, 而從 ATK進口美國已經(jīng)停止生產(chǎn)的 UA1207
生產(chǎn)線。如果 H2A, H2B 的主芯級能夠捆綁上 UA1207級別的大固體燃料助推器 ,
并大幅度增長 LE7A燃燒工作時間 , H2A 的 LEO提升到 30 噸, GTO 運力提升到 15
噸還是很容易的 , 在商業(yè)市場也能夠很容易打敗阿里安五。 這比研制 H2B也更能