长征五号运载火箭 设计其实很高明 可惜很多人都不懂

长征五号运载火箭 设计其实很高明 可惜很多人都不懂

今天我们要聊的是我国的“长征五号”运载火箭,可能很多军友认为这话题和军事无关,其实航天技术也是一个军事实力的体现,很多的军事技术都涉及到航天领域,更何况运载火箭技术也是一国导弹技术的体现。

长征五号运载火箭 设计其实很高明 可惜很多人都不懂

在我国现有的几款运载火箭当中,最具争议的大概要属“长征五号”火箭了,尤其是它的第一级更是饱受诟病。五米直径的箭体却安装了两台地面推力52吨,真空推力也才70吨的YF-77大推力氢氧发动机实在是有点名不副实,尤其是“大推力”三个字甚至让人觉得有点“不要脸”,稍微关注航天的人都知道,长征五号起飞时的推力大部分都是那四台捆绑的助推器提供的,很多人觉得这样的设计是一大败笔。

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其实在小编眼里,“长征五号”火箭设计思想非常的前卫,而且非常的巧妙,不失为一款先进火箭,尤其是长征五号家族的另一款主力机型长征五号B更牛,它称得上是有史以来设计最合理的一级半入轨运载火箭。

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为什么这么说呢?说到一级半火箭这一名词其实最早来自于美国,当时美国航天界都一直在设想要造出一款单级入轨的新型火箭,以期达到高效低成本的目的。所谓的一级半火箭其实就是单级的火箭加上助推器,助推器一般被算作半级,这种构型的火箭在西方航天界也被称为一级火箭或单级入轨火箭,其主要的使用领域是近地轨道的载人发射。

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可惜折腾了几十年,美国也只是搞出了航天飞机这一不可靠、不实用、而且不安全的玩意儿。俄罗斯的能源号火箭算是一款一级半入轨的火箭,可惜其主要作用还是为了给暴风雪航天飞机当助推器,本身并不具备单级入轨的功能,只能把航天飞机送到亚轨道,因此该型号火箭也随着暴风雪航天飞机的半途夭折而被废弃。

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其实美俄的两款航天飞机也不能算是完全的一级半火箭,毕竟它的一级发动机只能把航天飞机载荷送到亚轨道,剩下的入轨部份还需要靠航天飞机的轨道机动发动机提供助力才行。如此看来,长征五号B算是全世界第一款真正意义上的一级半构型运载火箭。

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介绍了这么多,很多人一定会觉得小编离题了,其实不是,之所以提前交待这些就是让大家有个心理准备,那就是长征五号火箭的设计思路和普通的运载火箭不同。不同点就是一级半构型的火箭第一级不但要提供起飞时的推力,而且还要担负起将有效载荷精确地送入预定轨道,因此就产生了矛盾,一级发动机既需要在地面提供超大的推力,又需要在入轨时尽量降低推力值,以便能将有效载荷精确送入轨道,目前全球还没有一款变推力发动机有这么大的推力调节能力,因此也就没有真正一级半构型的运载火箭。

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在我国的长征五号B之前,欧洲的阿丽亚娜-5型运载火箭也采用类似的一级半构型,但其在火箭的整流罩内加了一个上面级,其主要作用和美俄的航天飞机一样,利用上面级的小推力发动机将有效载荷精确送入预定轨道,说实话,这样的构型不能算是真正意义上的一级半构型。

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我们的长征五号B是如何做到直接用一级发动机将有效载荷送入轨道的呢?说起来有点讽刺,这款一级半火箭成功的秘诀居然就是被一大帮航天与军事发烧友喷成狗的YF-77燃气发生器循环的氢氧发动机。

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既然在短时间内搞出调节范围极大的氢氧发动机不太现实,那就把一级发动机的推力做得小一些,火箭起飞时的主要推力都让捆绑的四个3.35米直径助推器来承担,而且还要让助推器燃烧的尽量久一些,直到把火箭送出地球重力场才抛弃,剩下的征程由一级的两台YF-77继续努力,此时一级的燃料储箱内还有115吨的液氢液氧,足够再战300秒以上,而此时一级的推力虽然只有140吨,但此时的火箭早已离开稠密的大气层,这样的推力足以完成余下的发射任务。

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虽说140吨的推力将25吨的有效载荷送入预定轨道还是有点偏大,但比起能源号火箭的RD170,美国航天飞机660吨的氢氧发动机以及阿丽亚娜-5的氢氧机来说已经小了不少,再加上我国航天人超强的控制能力,经过电脑仿真计算验证工作,最终得出最佳的入轨方案,成功实现了一级大推力火箭直接入轨,这是全球还没有的先例。

介绍到这里,那些吐槽长征五号火箭一级不行的军友想必明白了我国航天设计人员的良苦用心了吧?不得不说,我们的航天科研人员真的是厉害,这么绝的办法都能想出来,而且还能以一型火箭养活了高压补燃液氧煤油发动机、燃气发生器循环的氢氧发动机、和闭式膨胀循环氢氧发动机三个不同类型火箭发动机研制单位,保证我国的航天科研能力不出现任何的短板,这样的做法确实值得提倡。

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