我国的重型运载火箭,发展到什么地步了?

我国的重型运载火箭,发展到什么地步了?
2022年04月26日 11:21 铁戈飞马

按照国际公认的标准:只有近地轨道运载能力超过50吨,的运载火箭才属于重型运载火箭。而目前我国运载能力最强的也就是长征五号运载火箭,其近地轨道运载能力为25吨,地球同步转移轨道运载能力为14吨,地火转移轨道运载能力为6吨。

根据长征五号运载火箭的近地轨道运载能力可知:从国际标准来看,其还不属于重型运载火箭。而现役的重型运载火箭,也就只有SpeaceX的重型猎鹰这一型而已,其近地轨道运载能力为64吨。

之所以,很多国家不再研究重型运载火箭。其一:就是短时间内没有载人登月,发射空间站的计划。顶多也就是发射一些侦查卫星,气象卫星,发射这些卫星的话,根本就用不到运载能力那么强大的运载火箭。其二:就是没有研究大推力火箭发动机的技术实力。

毕竟运载火箭的运载能力与所用的火箭发动机的推力有很大的关系。这就是常说的“只要发动机的推力大,板砖也可以上天”。

我国目前推力最大的液体燃料火箭发动机就是YF-100K,其推力达到了125吨;固体燃料火箭发动机的推力达到了500吨。而在研究中的液氧煤油火箭发动机有YF-130,其推力达到了480吨。液氢液氧火箭发动机有YF-90,其推力达到了220吨。

我国有两个重型运载火箭研发计划,分别是主要用于载人登月的921号,和载人登火,发射大型空间站的长征9号。这两个才是真正的重型运载火箭,且近地轨道运载能力都超过了50吨。921号重型运载火箭的最大起飞重量为2211吨,最大起飞推力为2680吨,起飞推重比为1.21。其近地轨道运载能力为70吨,地球同步转移轨道运载能力为32吨,地月转移轨道运载能力为25吨。

长征9号重型运载火箭的最大起飞重量为4137吨,最大起飞推力为5873吨,起飞推重比为1.42。其近地轨道运载能力在140吨左右,地月转移轨道运载能力大于50吨,地火转移轨道运载能力为44吨。

从921号运载火箭和长征9号运载火箭的运载能力可知,其真正的属于重型运载火箭。921号重型运载火箭的进度921号重型运载火箭使用的主要是YF-100K液氧煤油火箭发动机,YF-75D液氢液氧火箭发动机。

目前来看,YF-100K液氧煤油火箭发动机与2017年5月27日首次试车成功,在2019年初就已经完成了300秒的长程试车工作。同年的12月也完成了运载火箭发射过程中所需的500秒长程泵后摆热试车试验。而且已经被用于长征8号运载火箭的芯一级。

也就是说,YF-100K液氧煤油火箭发动机已经达到了装箭使用的地步。YF-75D液氢液氧火箭发动机,早就在长征五号运载火箭上使用了,是可以直接用的。由此可见,921型重型运载火箭所需要的火箭发动机都已经就位了。

只需要研制出舰体,在经过首飞之后就可以进行载人登月了。既然预计在2026年实现载人登月,也就是在2026年之前。载人登月飞船,921重型运载火箭的可靠性都要达到较高的水平。毕竟载人登月的安全性还是极为重要的。事实上,921号重型运载火箭也就是长征五号运载火箭的载人登月版本。

长征9号重型运载火箭使用的主要是YF-130液氧煤油火箭发动机,YF-90液氢液氧火箭发动机,YF-79液氢液氧火箭发动机。

目前来看,YF-130型480吨液氧煤油火箭发动机,YF-90型220吨液氢液氧火箭发动机,已经完成了发动机的整机装配。YF-130发动机也已经实现全工况半系统试车,用于整机试车的大规模试车台项目也建成了。

在研究长征9号重型运载火箭时,相继突破了以下相关部件,技术,试验平台。比如说:YF-130型大推力液氧煤油火箭发动机,YF-90型大推力液氧液氢火箭发动机,YF-79膨胀循环液氢液氧火箭发动机,大功率伺服机构。

增压输送及大口径管路阀门技术,大型结构连接分离技术,大直径箭体设计制造技术。重型运载火箭大型地面试验平台,重型运载火箭发射地面支持试验平台。

与长征9号重型运载火箭有关的我,不仅仅只是大推力火箭发动机而已。还有大直径的箭体制造技术。由于长征9号重型运载火箭箭体的最大直径为10米,而如今长征五号运载火箭的箭体直径仅为5米。要研制出10米级别的箭体,难度还是相当大的,是需要时间来慢慢积累突破的。

目前来看,已经制造出来的部件有:世界上最大的火箭整流罩分离气囊,直径达到9.5米级别的燃料贮存箱瓜瓣,10米级别的铝合金环件,可应用于液氧环境的大容量低温钛合金气瓶等等。由此可见,长征9号重型运载火箭的研发计划是在稳步推进中的,是可以在2028年实现首飞的。

但是,最新的长征9号运载火箭的芯一级发动机,又进行了调整。2011年的版本芯一级选择的是并联4台YF-130液氧煤油火箭发动机。2021年的版本芯一级又选择了并联16台YF-135液氧煤油火箭发动机。2022年的版本芯一级再次选择了并联26台液氧甲烷火箭发动机。

事实上,从芯一级火箭发动机的选择上,可以看得出来。长征9号重型运载火箭比较注重重复使用,毕竟像SpeaceX的猎鹰9号运载火箭就可以实现多次回收。这样一来,就极大地减小了使用成本,提高了经济性。

只不过,目前我国推力最大的液氧甲烷火箭发动机就是“天鹊-12”,该发动机的海平面推力约为67吨,真空推力约为80吨。距离200吨的推力还有一段路程要走,既然最新版本的长征9号重型运载火箭的芯一级,选择了并联26台液氧甲烷火箭发动机。那么针对液氧甲烷火箭发动机是肯定会进行研究的,应该是不会影响长征9号重型运载火箭在2028年首飞的。

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