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9vs长征五号,猎鹰9号长征五号

来源:整理 时间:2022-04-07 14:51:39 编辑:华为40 手机版

长征5号和长征7号都是长征系列运载火箭家族中比较重要的成员。要比日本的H-2系列,欧洲阿丽亚娜5号,俄罗斯质子号,美国猎鹰9号,重型猎鹰,德尔塔系列弱。按照官方透漏的消息,长征-5号运载火箭的最新改进型长征-5B已经抵达海南文昌卫星发射中心,目前正在进行最后的准备和检测工作,将在未来一段时间展开发射活动,这也将是长征-5号系列火箭的第四次发射!长征-5B并没有芯二级火箭配置,是我国首个“一级半”构型的火箭,也算是长征-5号基本型的简化版。

长征五号遥二和长征七号甲发射失利的原因是什么?

长征五号遥二和长征七号甲发射失利的原因是什么

长征5号遥二失败的原因是“芯一级液氢液氧发动机一分机的涡轮排气装置出现了故障”;而长征7号甲发射失利的原因还未被公布,所以目前也不清楚究竟是哪里出了问题。长征5号和长征7号都是长征系列运载火箭家族中比较重要的成员。长征5号运载火箭,是长征系列运载火箭中重量最大的,运载能力最强的型号。长征5号运载火箭重860多吨,近地同步轨道(LEO)运载能力为25吨,地球同步转移轨道(GTO)运载能力为14吨。

仅次于美国的重型猎鹰,德尔塔-4,土星5号(停产);前苏联的能源号(停产),N1(停产)。长征5号运载火箭主要用于“空间站建设,嫦娥系列探测器发射,火星探测器发射”。像天问一号火星探测器,实践20号卫星,以及最近要发射的嫦娥5号。可以说,长征5号运载火箭代表了我国运载火箭的巅峰之作。而长征5号遥二发射失败的原因正是“芯一级的YF-77液氢液氧发动机中,涡轮排气装备的结构出现了异常,导致发动机的推力瞬间下降”。

其中的涡轮排气装备就是涡轮泵了,涡轮泵要在626℃的热环境,极其复杂的力学环境下以20000转/每分钟的高速运转,说实在的其工作环境与航空发动机的涡轮叶片相比也不遑多让,只不过工作温度没有航空发动机的涡轮叶片的工作温度那么高。如此,要保证涡轮泵在这样复杂的环境下持续稳定的工作,就对其材料有较高的要求。

而涡轮泵发生结构断裂等现象也是很正常的,虽说会经过多次试车,但是在实际工作中要保证100%不出现故障也挺难的,毕竟没有哪国的运载火箭敢说发射成功率为100%。不过,在找到问题改进之后,长征5号运载火箭发射还是挺顺利的。科学研究就是这样,在失败中前进,总结经验才能让下一次成功。而长征7号运载火箭在我国长征系列运载火箭中的运载能力仅次于长征5号,其近地轨道运载能力为13.5公吨,地球同步转移轨道运载能力为5.5吨。

要比日本的H-2系列,欧洲阿丽亚娜5号,俄罗斯质子号,美国猎鹰9号,重型猎鹰,德尔塔系列弱。长征7号甲主要就是发射各种货运飞船,其重量为573吨,芯一级采用了两台YF-100液氧煤油发动机 四台YF-100液氧煤油发动机作为捆绑式助推器,芯二级则是YF-115液氧煤油发动机。可以说,长征7号甲运载火箭的发动机都是液氧煤油的,无污染,无毒,环保清洁,且价格低。

长征五号发射成功后,中国航天处于世界什么水平?

长征五号发射成功后,中国航天处于世界什么水平

按照官方透漏的消息,长征-5号运载火箭的最新改进型长征-5B已经抵达海南文昌卫星发射中心,目前正在进行最后的准备和检测工作,将在未来一段时间展开发射活动,这也将是长征-5号系列火箭的第四次发射!长征-5B并没有芯二级火箭配置,是我国首个“一级半”构型的火箭,也算是长征-5号基本型的简化版。长征-5B火箭虽然还没有发射,那从已经发射成功的长征-5号基本型运载火箭来看,我国的航天技术在全球处于什么什么水平呢?首先,先来看一下长征-5号运载火箭基本型的性能,长征-5号基本型的箭体长度为56.97米,虽说长度并不算高但它却有着5米的箭体直径(所以也被称为“胖五”)。

另外,长征-5号基本型的发射质量为867吨、最大发射推力为1078吨;在运载能力上,长征-5号的近地轨道运载能力为25吨、同步地球轨道运载能力为14吨。对于长征-5号运载火箭来说,不管是1078吨最大起飞推力,还是25吨的近地轨道运载能力,在全球现役运载火箭中,都已经超过了俄罗斯现役最强的“质子-M”和日本现役最强的H-IIB运载火箭,仅次于美国现役的“重型猎鹰”和“德尔塔-4”重型运载火箭,可以排到现役全球第3的位置。

如果说放大范围到全球运载火箭历史上,长征-5号运载火箭的前面还要加上“土星-5号”、N-1运载火箭(其实N-1火箭4次发射都没有成功)、“能源号”运载火箭(无自主入轨能力),也就是长征-5号的运载能力在全球运载火箭历史上也可以排到全球第6的位置。不过,长征-5号运载火箭在全球历史上虽然可以排到前6的位置,但第6和前3的差距还是很大的,不管是“土星-5号”还是N-1火箭,它们的起飞推力都超过了3400吨,是目前长征-5号的3倍还要多;而且,“土星-5号”的近地轨道运载能力达到了140吨,是长征-5号的近乎6倍。

长征八号的首飞成功会如何改变中国的商业火箭发射市场?

长征八号的首飞成功会如何改变中国的商业火箭发射市场

一句话,长征8火箭首飞以后,勉强追平了SpaceX技术,但是商业化道路长的看不到头。12月22号,我国在海南卫星发射中心试射了长征八运载火箭。这是一种以原有的火箭技术进行技术堆砌攒出来的火箭,但这是一个里程碑的发射,因为它对标的是 Space X公司的可回收火箭。目前在民用发射领域里面,SpaceX公司的猎鹰可回收式火箭已经完成了70多次回收,发射成本已经降低到每公斤1500美元。

相比较之下,第2名的发射成本是5500美元每公斤,这是由我国火箭创下的,可见第1名跟第2名的差距有多大。》俗话说,文无第一,武无第二。因为只谈技术而不谈实际成果,确实没有比较的可能性,但是真的硬件做出来以后,立刻就有了比较。Space X公司用猎鹰9火箭发射 startlink卫星一次可以向太空中射60枚。

而且由于火箭是可以重复利用的,所以发射成本极低。Starlink卫星又称星链卫星系统,该计划的目的是往地球外太空发射多达3万颗卫星,形成一个全球无死角的无线连接网络。但是数量背后角力的并不是技术,而是工业化批量化的生产成本。》先进工业产品竞争,中国已吃尽所有低劳动力成本优势。包括所谓的光刻机技术。中国也可以做到14纳米,但是废品率极高,因而生产成本很高,不具备商业竞争能力。

从本质上讲,space X公司全都是旧的技术,包括space X公司用不锈钢来制造火箭的壳体。在此之前,我们只用不锈钢壳制造保温杯,这里面的差别就在于马斯克具有化腐朽为神奇的力量。NASA一直是美国军方发射任务的最大承包商。在2018年马斯克的space X公司从 NASA手里抢到了第1个军用发射合同,用的就是低廉报价。

在火箭制造领域,廉价性与可靠性一直是一个悖论,SpaceX公司却把这个悖论给破解了。虽然在这个过程中,因为几乎无数次的失败,马斯克一直被大众所嘲笑。根据马斯克的最新计划,用星舰来发射外星飞船,或者是把人送入外太空,成本会更低到每1公斤10美元。》把莱斯劳斯豪车做到电瓶车价格,史上没有人想过。都是地球上的材料,至于怎么搞,完全取决于人的努力。

中国并不缺乏人才,但是缺乏可供人才发挥的空间,也缺乏高薪的岗位,更缺乏包容试错的胸怀。搞技术整合,搞工艺,实际上不需要特别高的智力,但是需要非常高的态度。马斯克既是一个有特别高智力的,又是一个有特别高态度的人。所以他能够出类拔萃,绝不是偶然。马斯克每周工作120小时,已经远远超过了所谓的996,而且可以持续以这种方式成年累月的工作。

我国的科技发展线路一贯是跟在美国的屁股后面走,包括火箭这个问题上也是如此,也就是摸着美国过河。》但是,制造工艺可能没这么容易,因为涉及到的细节太多。从技术线路上来说,长征八的yf100液氧煤油发动机是全流量分级燃烧发动机,是最先进的液体火箭发动机体制。这一点上和SpaceX公司的猛禽火箭发动机是一样的,唯一的区别是yf100的燃料是煤油,发动机推力是120吨;马斯克的猛禽发动机第1版推力是172吨,使用甲烷做燃料。

技术难度上,液氧煤油发动机的实现难度比液氧甲烷要难一些。这个难度换来了一定的好处,就是煤油的存储比甲烷要容易,所以火箭壳体可以做的小一点。所以,火箭壳体上的制造难度加发动机制造难度,长征8与 SpaceX公司总的来说是打平。如果仅仅考虑到单次发射,中国和美国是平局。如果考虑到重复发射上来说,这又有点问题。

因为煤油超过600度就容易裂解产生积碳,但是甲烷的裂解温度要高的很多。作为重复使用发动机,液氧煤油机比液氧甲烷机难以清洗、维护。》当火箭可以重复使用之后,燃料价格就会成为制约因素。一次性火箭,燃料加氧化剂成本只占1%,几乎可以忽略不计。但是重复使用火箭,燃料成本可能要超过80%,重复次数越多,燃料成本所占比例越高。

甲烷是直接开采获得的,只要经过纯化去掉其中的硫,就可以作为火箭燃料,成本只有煤油的一半。在SpaceX公司之前,全世界所有的主要航天大国,从来没有考虑过用甲烷制造火箭发动机,包括NASA。SpaceX公司使用甲烷作火箭燃料,只是因为马斯克在讨论的时候问了工程师们一个问题:如果我们到火星上去,能不能找到煤油。

刚发射成功的长征5号B和SpaceX的猎鹰9号有什么区别?

5月5日傍晚18时06分,我国新一代长征5B运载火箭搭载新一代载人飞船试验飞船,顺利在海南文昌航天发射中心发射成功。这次成功发射不仅是长征5B新型火箭的首飞成功,更是一扫前两个月长征7号甲型和长三甲型火箭发射失利后的阴霾,更重要的是这次长征5B运载火箭的发射成功,也代表着我国正式开始建设空间站等载人工程的第一步,祝贺长5B发射成功,祝贺中国航天再一次取得胜利!刚刚发射成功的长征5B运载火箭和美国SpaceX公司的猎鹰9运载火箭相比谁更先进的问题,其实总的来说还是我们的长征5B运载火箭更强、更先进一些。

首先从两款火箭的运载力来说,刚刚发射成功的长征5B运载火箭的LEO近地轨道最大运载力高达25吨,是要承担着未来一段时间包括空间站建设、火星探测器发射、嫦娥登月返回等重大航天发射任务,而这些即将发射的大型航天器不仅体积大、而且发射质量普遍都在20吨左右,所以这就要求长征5B运载火箭不仅要有能够容纳超大体积的整流罩,更重要是其最大运载力至少要超过23吨以上才能满足对以上航天器的发射需求。

而美国的猎鹰9运载火箭历经多次升级改进后,其LEO近地轨道的最大运载力也提升到22.8吨,虽然和长征5B的25吨最大运载力相差无几,但是对于航天发射而言,是以千克计算发射能力的,所以在近地轨道的最大载荷上猎鹰9就不是长征5B的对手,当然要是以三枚并联的猎鹰重型火箭对比的话,别说是长征5B了,就是美国自家的德尔塔4重型运载火箭都不是其对手,毕竟猎鹰重型运载火箭并不是纯粹用来执行航天发射任务的重型火箭,更多的是为了向外界表达SpaceX公司航天实力的一张“名片”。

猎鹰9运载火箭虽然拥有高达22.8吨近地轨道运载力,但是实质上在猎鹰9运载火箭五十余次发射任务中,最大极限发射重量也就只有2019年双11那天创下的15.6载重纪录,也就是说猎鹰9运载火箭虽然理论上拥有高达22.8吨的近地轨道运载力,但是实际上最大发射重量现只停留在15.6吨。而这背后除了猎鹰9运载火箭最大22.8吨的极限近地轨道运载力是通过放弃火箭回收外,还有其为了增强火箭的近地轨道极限运载力,将火箭推的重比提升至安全上限以上,也就是说22.8吨的近地轨道极限运载力是放弃火箭回收和降低火箭发射安全性而的得到的数据。

如果这样算的话,实质上刚发射成功的长征5B运载火箭理论上拥有高达32吨的近地轨道运载力,比现在公布的最大25吨的近地轨道运载力高了28%,但是这样做会大幅度降低火箭发射的安全性,所以为了保障火箭在发射过程中的安全性保障需求,长征5B将近地轨道的最大运载力控制在25吨,因为25吨的近地轨道运载力已经能够很好的满足包括即将发射的天问一号火星探测器、天和号空间站核心舱段、嫦娥登月返回探测器等大型航天器的发射任务。

可以说随着这次长征5B的首飞成功,接下来我国将要进行的火星探测、深空探测、空间站建设、嫦娥登月返回等所有围绕地球运转和前往临近星球的航天器发射将没有任何阻碍。其次从长征5B运载火箭和猎鹰9运载火箭使用的火箭发动机来说,首先长征5B使用的YF-100液氧煤油火箭发动机海平面推力高达120吨,海平面比冲也达到了294S,但是猎鹰9使用的梅林1D 发动机海平面最大推力只有93吨,比冲也只有282S,虽然看起来推力和比冲相差不大,但是最后的性能数据差别却是相当大的,因为按照简化版的火箭发射公式计算下,相差几秒的比冲背后却是火箭最终速度的差距,不过好在梅林1D火箭发动机干质比高达158,比其他同级别的液氧煤油火箭发动机质量轻了近一半多,同时猎鹰9运载火箭也是全世界第一个超轻质化设计的火箭,大量使用质量更轻的2198铝锂合金和半气球储箱和复合材料外壳,所以最终才能达到其他推力更大的火箭相差不大的运载力。

而且梅林1D发动机使用的还是老旧的开式循环方式,这一点从梅林1D发动机运行过程中喷管一侧有废弃排气管就可以看出,因为梅林发动机采用的燃气发生器循环方式在工作中除了会额外消耗掉预燃的的燃料能量外,燃气发生器循环的液氧煤油火箭发动机预燃室也会因为运行时间过长而产生积碳沉积到涡轮本体上,既降低了火箭发射过程中涡轮泵的安全可靠性,而且对于猎鹰9这种一级回收重复使用的火箭而言,每次回收后都需要将整个梅林发动机拆解修复清理积碳。

但是像长征5号使用的YF-100这样液氧煤油火箭发动机,因为使用了分级燃烧和富氧燃烧的循环方式,推动涡轮泵初转的预燃燃气全部被重新进入燃烧室燃烧,所以没有梅林发动机的能力浪费问题,而且分级燃烧和富氧燃烧的循环方式下,也不存在涡轮泵积影响火箭发射安全性的焦虑。美国为什么单台400万美元从俄罗斯进口推力400吨的RD-180液氧煤油火箭发动机,而不使用此前成功使用多次的土星五号一级火箭装的推力更大的F-1液氧煤油火箭发动机,就是因为F-1液氧煤油火箭发动机使用的还是老旧的燃气发生器循环方式。

其次因为猎鹰9火箭使用的梅林发动机使用的还是老旧的燃气发生器循环方式,这种循环方式除了循环效率低、燃料利用率低以外,因为发动机在工作中产生的积碳会影响涡轮泵的正常运转,所以就算猎鹰9一级火箭能重复使用四五次,但是每次却会因为发射的积碳影响而降低下次发射时火箭发动机的安全可靠性,所以这也是为什么SpaceX的猎鹰9发射次数越多后安全性越差的原因所在。

SpaceX发射的猎鹰重型火箭和中国的长征运载火箭哪个更强?

对于猎鹰重型火箭和长征运载火箭的比较早就存在,毕竟space X研发出了世界上第一枚“垂直起飞同时垂直回收”的火箭,在科技企业中可以说风光无限。而长征系列作为我们大国崛起的象征之一,几乎每次发射都会在新闻联播上插播短报,我们肯定也为之骄傲。但是很抱歉,虽然说感情上倾向于说长征系列更强,但是单以运载能力而论,猎鹰中型是30年来的最强火箭:想阐明一点,Space X是一家民用航天飞行器研发制造公司,而长征系列是我国航天部门主导研发制造的,属于军民两用。

所以两者就综合性能来比较更强的话,有些无从说起,我们只能从两者的性能、技术、成本和使用效果等等角度做一个对比。从性能参数上来说猎鹰重型火箭高69.2米,地球地轨道(LEO)载荷达64.8吨,推力达22819千牛(海平面),芯一级采用27台发动机,相当于18架波音747飞机的推力。起飞重量超过1400吨。

与此相对比,长征5B型火箭为我国将于2019年升空的运载力最大的重型火箭(下图右)。长征五号高52米,近地载荷为25吨,推力达10565千牛。起飞重量超过八百吨。而且在此前进行的实验中,长征5号B型一次成功一次失败。就近地载荷而言,长征跟猎鹰还存在着距离。就技术而言先给大家上一张图吧。这是猎鹰发射成功后,火箭上级到达近地轨道之后,两个助推器回到地球后,被尾焰推着缓缓落地的场景,是不是有点像科幻片?不管那辆作为载荷的特斯拉能否真的进入近地轨道,这个猎鹰火箭的功劳都无法被泯灭。

然后长征5B还不好说,但据官方资料,它是大推力、高可靠、无毒无污染的新一代运载火箭,但这样的话放在猎鹰身上就有些可笑了。有一点是关于发动机的,长征5B用的是液氧煤油发动机,两个,而猎鹰用了27个,每个助推器九个,共三个助推器。在技术的比较上,还要说说人才储备,其实长征研发队伍跟猎鹰研发队伍毫不逊色,但两者风格不同。

我国研发火箭比较稳扎稳打,看长征系列的发展就能知道,我们是一个萝卜一个坑,用时间、金钱来换取技术成长,而spaceX作为商业公司,驱动技术发展的主要原因之一是利益,当然我们可以说是埃隆马斯克为了回家(不是说他是火星人嘛哈哈哈)从发射技术的多用途上来讲,中国长征还是可以完胜猎鹰的。我就举一个例子,我们载人成功多次,而他至今还没有载人飞行过。

然后从成本上来说长征系列的研发是举国体制下的产物,所以说成本方面可以说不存在,也可以说成本高昂。大家可能不知道,很多火箭燃料助推剂都是有毒的,还有火箭不回收,但他们还是要落在地上的,中国很多火箭都是陆地着陆,那么就牵扯到人群疏散、污染处理等问题,这在我国就是政府动员一下的问题,但在美国,搞这么一次花的钱估计比发射火箭花的还多。

而且国内科研人员的待遇……呵呵不说了,你们懂的。spaceX的科研人员也很多技术大牛,他们可以说是为了创造、改变世界、有趣等等这些追求聚集在一起,当然也有丰厚的薪水。在这一点上,国内成本也低。但在火箭身上,长征系列的研发可以说不计成本,没考虑过回收,许多东西从零开始,然后发射失败交学费。这不用考虑科研成本的问题,因为国家需要,所以就会有相应的财政支持。

spaceX也是要交学费的,但他们没那么多钱,所以只能尽量避免。在火箭身上,spaceX展现出的就是商业本质,压缩火箭制造成本,当然这是对比国家机构而言,然后研发可回收利用技术,减小成本。再从使用效果来说据说偌大个火箭,就弄了辆车子和一个假人,假人穿的是他们公司研发的宇航服。怎么说呢,马斯克满足了一切科幻粉丝的想象和情怀。

但我们的长征5B其实还不是民用技术。而且还没升天。最后诚然我们存在着很多不足,但有一个事实还是要说一下:我们中国,是美国航天的唯一对手。欧洲的研发转向了中量级(20吨),面对猎鹰9都没有优势,俄罗斯下一代安加拉火箭,长远目标是实现35吨(A5-V)、50吨(A7)和100吨(A100)的突破,但目前A5-V都受挫,首次试射排期到了2025年-2030年。

我国长征5B(25吨 )一成功一失败,今年还会再次挑战,而且随着超强火箭发动机(500吨级)研制和大直径壳体研制不断突破,大国重器长征九号将在2030年前后登场。它的目标就是支撑空间站建设、重型深空探测、载人登月、载人登陆火星等等。最后,要说的一句话就是,我们的征程,是星辰大海。致敬埃隆马斯克。以上。

为什么长征运载火箭不采用德尔塔火箭和猎鹰火箭的三个芯级并联方式?

目前现役火箭中运载力最大的火箭是谁?相比不少人都知道是这几年在航天市场一枝独秀的SpaceX公司的“猎鹰重型火箭”,其LEO近地轨道63.8吨、GEO地球同步转移轨道最大26.7吨的运载力成功问鼎世界运火箭运载力排行榜榜首。而我国目前现役火箭中运载力最大的就是长征5号重型火箭了,其近地轨道最大25吨、地球同步转移轨道最大14吨的运载力相比猎鹰重型火箭的确少之又少,就算是后期的长征5号乙型火箭的GEO轨道最大23吨的运载力也是低于猎鹰重型火箭的。

而猎鹰重型火箭简单来说就是将三枚猎鹰9火箭并联在一起来实现这么大的运载力的,同样为了增加运载力的还有美国空军喜爱的德尔塔4重型火箭,那我国的长征运载火箭为什么不采用并联的方式来提高运载力呢?首先早期的长征2/3/4系列运载火箭因为研制年代已久,所以没有采用这种芯级并联的方式可以理解,但是像长征5/7号以及未来要实现载人登月计划的长征9号重型火箭为什么主要还是以串联加并联助推火箭的模式呢?首先串联的火箭在火箭级间分离上结构简单可以大幅度提高火箭的可靠性,而火箭的可靠性可是比火箭的运载力等更为重要的一个参数。

但是纯串联的火箭受到火箭级数的限制和火箭高度等限制,运载力是有上限瓶颈的。所以很多串联的火箭为了增加火箭的起飞推力都是采用在一级芯级 几枚小型的助推火箭的方式来提高火箭的起飞推力的,也就是所谓的火箭捆绑技术。而且火箭捆绑技术不光能够增加火箭的推力、提高运载力以及降低火箭的高度,而且降低了火箭的组装、测试运输单个构件体积过大的问题,同时火箭的重心也比较低,所以这也是很多火箭采用捆绑技术的原因所在。

而这种在串联火箭技术上通过捆绑小型助推火箭来提高火箭推力的方式反过来也算是串并联技术的结合。像我国最新研制的长征5号、长征7号运载火箭依然采用这种捆绑技术来提高火箭的起飞推力和起飞质量的主要原因还是我们目前还没有超大推力的火箭发动机,像德尔塔4火箭的LEO轨道运载力28吨的运载力优势在于其一级结构采用了三台单台推力高达268吨的RS68液体火箭发动机,所以一级结构只需要3台发动机即可满足需求。

但是我国目前现役的液体火箭推力最大的就是YF-100型液体火箭发动机,该发动机海平面最大推力不过120吨,所以像长征5号、长征7号运载火箭为了实现更大的推力,一级结构就需要装备数量更多的YF100发动机来满足起飞推力需求。而且受限于液体火箭尾喷流之间的排斥效应下,火箭发动机之间并不能布置更多数量的火箭发动机,否则会降低火箭发动机的推进效率和降低火箭的可靠性。

其次就是并联的火箭相比串联的火箭而言,在各个芯级之间的链接分离机构更为复杂,而且在分离阶段需要采用主动分离技术来避免芯级之间发生碰撞。像猎鹰重型火箭采用三级并联结构是因为SpaceX公司没有大推力火箭发动机,所以采用这种多台并联的方式来提高火箭的发射质量,但是这种一级结构装的发动机数量过多的话会带来很多问题,首先就是可靠性问题,比如左右两侧的助推级如果某一边突然推力大幅度降低,火箭很可能会因为左右推力不均衡而倾向发射失败。

比如对于火箭最重要的可靠性要求中,比如一级结构只有一台发动机的话,就要求发动机在整个发射过程中,必须全程正常工作,否则火箭将失去动力导致发射失败。但是这种一级结构只有一台发动机的设计可以降低火箭的干质量。提高火箭的运载力和发射效率,所以对于有些小型火箭、或者是装备单台发动机能够满足发射推力需求的火箭依然会采用这种设计,前者如我国的长征6号火箭一级结构就只采用了一台YF100火箭发动机;后者如美国的战神火箭一级结构采用了一台航天飞机使用的超大推力固体火箭发动机。

如果火箭一级结构的发动机数量过多的话,虽然可以允许一台或者几台发动机出现故障而不影响正常发射,但是这都是依靠其他正常工作的火箭自动增加推力来保证总推力不降低来保证正常发射的。具体来说的话,像串联的火箭或者是捆绑形式的串联火箭为了避免因为助推发动机出现故障导致发射失败,火箭助推器的直径和体积、重量都小于火箭的芯级直径、体积、重量,所以就算是某体助推器停机不工作,虽然会对火箭的发射产生一定的影响,但是在火箭较高的系统沉余设计下,火箭发射可靠性依然能够保证,当然事情没有绝对,如果火箭系统沉余度设计不够或者剩余工作的助推器没能自动增加推力补偿的话,火箭依然会因为推力不平衡问题而发生偏移坠毁。

但是并联设计下,如果左右两边的助推器因为停机的发动机数量过多、剩余的发动机没能自动补偿推力的造成左右推力不均衡的话,由于助推器燃料消耗速度和其他正常助推器燃料消耗速度不一样,火箭的质心将会大幅度横向偏移,而且出现故障的助推器内剩余的燃料变成火箭的死重也会大幅度浪费火箭的运载力、造成火箭因为推力不足而发射失败。

虽然为了解决这个问题,并联的火箭在三个芯级之间会采用燃料交叉技术来解决,但是由此也带来火箭设计更为复杂,同样会降低火箭的可靠性。像猎鹰重型火箭因为一级结构布置了多达27台发动机来满足推力需求,所以为了降低因为某台火箭发动机停机造成火箭发射失败,猎鹰重型火箭一级结构的27台发动机除了可以自动补偿推力外,在整个发射过程中27台发动机的推力都是按照设计时大时小的,这样不仅降低了因为单边火箭发动机停机数量过多,造成弥补推力不足的问题,而且也能够通过这种推力差满足了火箭程序转弯需求。

或者像德尔塔4这种因为火箭一级结构中三个并联芯级只有三台发动机,如果因为左右某台发动机停机造成左右推力不均衡问题,会导致火箭发射轨迹严重偏斜,就算是火箭能够正常发射没有坠毁,最后也会因为火箭飞行路线偏移、没有达到入轨发射精度而发射失败。再一个火箭采用并联设计会增加火箭的干质量,降低火箭的发射效率,特别是大多数采用并联设计的火箭受限于液体燃料比冲的影响,如果只是一级火箭的话是没办法达到第一宇宙速度的,所以这种并联的火箭在一级结构之上都是要再增加一级构成一级半结构设计(助推都算半级)。

所以在火箭级数较少的情况下,这类并联的火箭在LEO轨道和较低的GEO轨道的运载力都很出色,但是面对像太阳同步轨道这类轨道高度较高的发射任务时,由于发动机比冲低和火箭级数不够造成火箭速度过低,所以这类火箭并不能执行太阳同步轨道航天器的发射任务。像长征5号运载火箭虽然现阶段主要是用于近地轨道的大质量航天器的发射,但是包括改进型号的长征5号乙运载火箭LEO轨道25吨的运载力,是可以满足我国未来建设空间站、火星探测、深空探测器的发射任务的,所以当初在规划长征5号运载火箭的参数规格的时候制定的25吨的运载力已经够用了,毕竟以长征5号运载火箭的用途来说,除了像大型空间站需要多批次发射空间组装外,25吨的LEO轨道运载力对于其余的大型航天器发射质量来说足够了。

所以为了提高火箭的可靠性和发射效率,长征5号运载火箭依然采用的是串联加助推的结构设计。而长征7号运载火箭因为未来要替代长征2/3/3系列运载火箭承担我国未来航天发射80%的发射任务的,因为要满足载人航天发射需要,采用并联设计会降低载人航天更高的可靠性要求。而且长征7号运载火箭本身就是在长征5号运载火箭基础上衍生出来的,二者之间的通用性很高,所以在级间设计上还是沿用了我国更为成熟的串联加捆绑助推火箭的技术。

最后像我国目前正在研发之中,预计2030年发射的长征9号重型火箭主要是为载人登月研制的,从登月发射更高的级数要求以及降低火箭复杂性、提高火箭可靠性需求出发,火箭依然还是采用了串联加捆绑的技术,原因想一下当年的土星5号重型火箭为什么没有采用并联、依然采用串联设计就可以明白了。所以总结一下就是,我国目前现阶段的火箭采用串联+捆绑的设计方式除了因为这一设计比较成熟简单外,还有一个就是我国缺乏合适的大推力火箭发动机,如果没有大推力火箭发动机强制上并联设计的话,只能是设计出和猎鹰重型火箭这种怪胎,毕竟这种采用多发动机设计大大降低了火箭的可靠性。

而SpaceX设计猎鹰重型火箭只是为了向外界展示和试验,其下一代的重型火箭依然还是串联设计。而对于我国来说并联设计最大的优势就是可以大幅度提高LEO和GEO轨道运载力,但是涉及到载人航天或者是更高轨道的发射任务,还是传统的串联设计+捆绑更好,如果主芯级火箭发动机推力够大的话,还可以取消助推级,更能提高火箭发射可靠性和发射效率。

如何看待SpaceX猎鹰九号火箭FT型的低轨运力已经接近中国长征五号系列中的最大型(CZ-5B)?

长征五跟猎鹰九是有代差的,我们自重高出猎鹰九差不多1/3,运载力几乎差不多,cz5似乎还没有官方确切数据,而猎鹰九是完全公开的。推重比差距巨大,详细参数还不能比。梅林和猛禽发动机的确是领先世界一个档次。世界著名的俄罗斯RD180发动机推重比达到70,而我们最新的胖五发动机推重比只有18。马斯克半路杀出梅林引擎虽然推力只有85吨,但是推重比达到恐怖的180。

9台梅林引擎并联控制的猎鹰九号,27台梅林引擎控制的猎鹰重型,展现出了变态的发动机控制能力,猎鹰9即使有一台发动机故障也能利用控制系统让火箭顺利发射,降落时火箭发动机单发点火推力可调最低可降至39%让火箭顺利落地。正在测试的猛禽甲烷液氧引擎仅仅在测试推力已经突破300,未来单发推力将达到400推重比甚至有可能突破500……马斯克真是让人生畏。

航天之路需要从基础开始积累,很多人可能还在质疑阿波罗登月真假,其实完全没必要,把握现在掌控未来才是科技的希望,马斯克的星舰就要飞了,而2024他们又要登月了,真正厉害的不是马斯克,而是美国宇航局,阿尔忒弥斯计划目前延迟了月球轨道空间站计划,登月可能会更早,SLS如果搞回收立马会成为下一个spaceX,简单点说马斯克跟美航局比就是个跑出租车的穿梭送人。

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