今天我們要聊的是我國的“長征五號”運載火箭,可能很多軍友認為這話題和軍事無關,其實航天技術也是一個軍事實力的體現,很多的軍事技術都涉及到航天領域,更何況運載火箭技術也是一國導彈技術的體現。
在我國現有的幾款運載火箭當中,最具爭議的大概要屬“長征五號”火箭了,尤其是它的第一級更是飽受詬病。五米直徑的箭體卻安裝了兩台地面推力52噸,真空推力也才70噸的YF-77大推力氫氧發動機實在是有點名不副實,尤其是“大推力”三個字甚至讓人覺得有點“不要臉”,稍微關注航天的人都知道,長征五號起飛時的推力大部分都是那四台捆綁的助推器提供的,很多人覺得這樣的設計是一大敗筆。
其實在小編眼裏,“長征五號”火箭設計思想非常的前衞,而且非常的巧妙,不失為一款先進火箭,尤其是長征五號家族的另一款主力機型長征五號B更牛,它稱得上是有史以來設計最合理的一級半入軌運載火箭。
為什麼這麼説呢?説到一級半火箭這一名詞其實最早來自於美國,當時美國航天界都一直在設想要造出一款單級入軌的新型火箭,以期達到高效低成本的目的。所謂的一級半火箭其實就是單級的火箭加上助推器,助推器一般被算作半級,這種構型的火箭在西方航天界也被稱為一級火箭或單級入軌火箭,其主要的使用領域是近地軌道的載人發射。
可惜折騰了幾十年,美國也只是搞出了航天飛機這一不可靠、不實用、而且不安全的玩意兒。俄羅斯的能源號火箭算是一款一級半入軌的火箭,可惜其主要作用還是為了給暴風雪航天飛機當助推器,本身並不具備單級入軌的功能,只能把航天飛機送到亞軌道,因此該型號火箭也隨着暴風雪航天飛機的半途夭折而被廢棄。
其實美俄的兩款航天飛機也不能算是完全的一級半火箭,畢竟它的一級發動機只能把航天飛機載荷送到亞軌道,剩下的入軌部份還需要靠航天飛機的軌道機動發動機提供助力才行。如此看來,長征五號B算是全世界第一款真正意義上的一級半構型運載火箭。
介紹了這麼多,很多人一定會覺得小編離題了,其實不是,之所以提前交待這些就是讓大家有個心理準備,那就是長征五號火箭的設計思路和普通的運載火箭不同。不同點就是一級半構型的火箭第一級不但要提供起飛時的推力,而且還要擔負起將有效載荷精確地送入預定軌道,因此就產生了矛盾,一級發動機既需要在地面提供超大的推力,又需要在入軌時儘量降低推力值,以便能將有效載荷精確送入軌道,目前全球還沒有一款變推力發動機有這麼大的推力調節能力,因此也就沒有真正一級半構型的運載火箭。
在我國的長征五號B之前,歐洲的阿麗亞娜-5型運載火箭也採用類似的一級半構型,但其在火箭的整流罩內加了一個上面級,其主要作用和美俄的航天飛機一樣,利用上面級的小推力發動機將有效載荷精確送入預定軌道,説實話,這樣的構型不能算是真正意義上的一級半構型。
我們的長征五號B是如何做到直接用一級發動機將有效載荷送入軌道的呢?説起來有點諷刺,這款一級半火箭成功的秘訣居然就是被一大幫航天與軍事發燒友噴成狗的YF-77燃氣發生器循環的氫氧發動機。
既然在短時間內搞出調節範圍極大的氫氧發動機不太現實,那就把一級發動機的推力做得小一些,火箭起飛時的主要推力都讓捆綁的四個3.35米直徑助推器來承擔,而且還要讓助推器燃燒的儘量久一些,直到把火箭送出地球重力場才拋棄,剩下的征程由一級的兩台YF-77繼續努力,此時一級的燃料儲箱內還有115噸的液氫液氧,足夠再戰300秒以上,而此時一級的推力雖然只有140噸,但此時的火箭早已離開稠密的大氣層,這樣的推力足以完成餘下的發射任務。
雖説140噸的推力將25噸的有效載荷送入預定軌道還是有點偏大,但比起能源號火箭的RD170,美國航天飛機660噸的氫氧發動機以及阿麗亞娜-5的氫氧機來説已經小了不少,再加上我國航天人超強的控制能力,經過電腦仿真計算驗證工作,最終得出最佳的入軌方案,成功實現了一級大推力火箭直接入軌,這是全球還沒有的先例。
介紹到這裏,那些吐槽長征五號火箭一級不行的軍友想必明白了我國航天設計人員的良苦用心了吧?不得不説,我們的航天科研人員真的是厲害,這麼絕的辦法都能想出來,而且還能以一型火箭養活了高壓補燃液氧煤油發動機、燃氣發生器循環的氫氧發動機、和閉式膨脹循環氫氧發動機三個不同類型火箭發動機研製單位,保證我國的航天科研能力不出現任何的短板,這樣的做法確實值得提倡。