中国为大推力火箭“上弦”_中国大推力火箭
时间：2019-04-13 04:24:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
我国千吨推力的长征五号运载火箭正在加紧研制，预计2014年首飞，发展大推力火箭的当务之急就是研发大推力发动机的问题。 文/记者 陈永杰??编辑 李金金?视觉设计 柴青艳?校对 肖园
??近日，中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹对外透露，我国千吨推力的长征五号运载火箭正在加紧研制，预计2014年首飞。而运载能力上百吨、是现役运载火箭五六倍的重型火箭也进入论证。中国的大推力火箭之梦将在两年后实现。
“土星五号”至今仍是传奇
??神九飞天，中国首位女航天员进入太空，并首次实现了航天器的手动对接，中国载人航天工程又一次实现突破。但是在收获喜悦的同时，相关专家冷静地分析认为，目前中国大推力火箭的确与国外差距巨大，难以满足中国载人航天工程的下一步建造空间站的能力。
?? “大推力火箭是建造空间站的首要前提，也是人类重返月球、登陆火星的必要条件。”北京大学地空学院教授焦维新告诉记者。
??提起大推力火箭，不得不提帮助人类实现登月梦想的“功勋火箭”——土星五号，它是上个世纪60年代美国实施阿波罗登月计划时研发并使用的大推力火箭，它创造的多项“世界纪录”至今没有被打破：“最大起飞重量3038.5吨”、“最大推力达到3400吨”、“近地轨道运载能力118吨”、“ 月球轨道运载能力为47吨”。
??1968年12月21日，经过两次试验飞行后，“土星五号”第一次执行任务，把“阿波罗8号”送到距月面112公里的月球轨道，实现首次载人绕月飞行。
人类迄今为止所有的载人登月活动都与土星五号运载火箭有关，它共成功发射13次，让12个人实现登月，表现堪称完美。
但是，由于任务单一，花费巨大的客观原因，土星五号运载火箭在完成阿波罗登月计划后，不等不选择退役。但不可否认的是，土星五号在运载火箭领域至今还无人能敌。
最近，土星五号再次“复苏”。2011年9月14日，美国宇航局公布了研发大推力火箭计划。新火箭从规模、形状以及更加依赖液体燃料的特性来看继承了土星五号火箭的传统，而不同于刚刚退役的航天飞机。
??美国宇航局表示，新型火箭更拥有超过土星五号20%的推力。从有效载荷来看，新型火箭最终将提高到143吨，甚至165吨。相比之下，土星五号的载荷为130吨，航天飞机为27吨，目前规模最大的无人运载火箭为25吨。
N1火箭被掩盖起来的梦想
?? 作为冷战时代针锋相对的对手，前苏联在上个世纪中期也积极研制大推力火箭，这就是“大名鼎鼎”的N1火箭，其在高度、质量和有效负载上仅次于世界第一的土星五号。
??由前苏联航天界功勋人物谢尔盖·科罗廖夫设计的N1-L3方案采用五级推进，前三级将飞船送入地球轨道，其余两级用于地月推进。加满燃料满载情况下，N1-L3重2788吨。下面三级呈截锥体形，最下部受箭体内燃料箱形状的限制直径只有约10米。一个较小的球形煤油箱在上部，较大的液氧箱在下部。上部分呈圆柱形，直径4.4米。
??比起土星五号，N1火箭虽然推力更大，但它只能将95吨的物体送入低地球轨道，而土星五号可以运送130吨物体。这是由于N1全箭都以煤油做燃料，而美国对氢氧燃料的研究起步早，使得土星五号设计时选用了比较成熟的氢氧发动机，以此获得了较高的效率。
与土星五号取得的辉煌成就相比，N1火箭的几次发射试验都没有获得成功，甚至还发生了严重的爆炸事故，造成了很大的人员伤亡。1969年7月3日，由于一颗松动螺柱被吸入燃料泵，导致控制系统停止了30台中的29台发动机，发动机停机23秒后火箭爆炸，炸毁了发射塔，成为火箭应用史上最大规模的爆炸。只不过这一切由于前苏联采取了严格的保密措施，包括火箭研究计划也是在近些年才得以曝光。
??资料显示，在N1火箭第一级A段就采用了30台NK-15发动机驱动，发动机排成两个环，外环24台，内环6台。这些发动机都是分级燃烧循环的先例。复杂的发动机群导致输送推进剂的管道设计也很复杂，一旦其中一个发动机发生故障，就会影响火箭的正常工作，而这种极端脆弱的结构是导致N1最后失败的罪魁。
长征五号计划2014年首飞
去年，中国首颗火星探测器“萤火一号”搭载在俄罗斯火箭发射，但是由于火箭发生故障，只能眼瞅着花费上亿的探测器消失在茫茫宇宙空间，其主要原因就是我国的火箭运载能力还达不到将自己的探测器送入前往火星之路的轨道，只能“搭乘”别人的顺风车，这是我们在航天技术上受制于人的具体体现。
??据资料显示，这次发射“萤火一号”火星探测器的俄罗斯运载火箭“天顶－2SB”运载火箭，近地轨道最大运载能力是13.74吨，太阳同步轨道运载能力是11.38吨，都远远高于中国的长征二号捆绑式运载火箭，而中国载人航天工程所使用的唯一运载火箭是长征2F。长征2F火箭源于长征2E捆绑式火箭，最大运载能力只有8.5吨左右。
??“近地轨道运载能力是衡量运载火箭水平的一个重要指标，要实现建造空间站的目标，就需要把更多、更重的物品送到太空，国际上一般认为只有具备20吨的近地轨道运载能力才具备建造空间站的条件。”焦维新说。
??关于我国最终将建的空间站，中国工程院院士、原“神舟”号飞船总设计师戚发轫描述了空间站的大致模样：它包括一个核心舱、一架货运飞船、一架载人飞船和两个用于实验等功能的其他舱，总重量在100吨以下。其中的核心舱需长期有人驻守，能与各种实验舱、载人飞船和货运飞船对接。
??“只有具备了20吨以上运载能力的火箭，才有资格谈论发射核心舱，此外空间站在运行期间也需要大运载能力的货运飞船来回运输大量物资，而目前我国的火箭运载能力不到10吨，还不能满足建立空间站的要求，已经成为制约载人航天计划实施的一个瓶颈，急需突破。发展大推力火箭的当务之急就是研发大推力发动机的问题。”焦维新说。
“国际上，每枚火箭采用的是三至四台发动机，航天飞机的发动机也是由两个发动机组成，所以必须提高火箭发动机的推力。”焦维新说。
近日，由中国航天六院生产的“120吨级液氧煤油发动机”通过国防科工局现场验收。这款被命名为YF-100的液氧煤油大推力发动机，将成为中国未来实施载人航天、月球探测、空间实验室乃至执行深太空探索任务等工程的主要动力。
??据悉，长征5号火箭已经通过验收，预计2014年在新建成的海南文昌首次发射，在此基础上，推力3000吨，运载能力百吨以上的重型火箭也已经在论证当中。
??“如果能够实现，不论是深空探测还是登月，还是火星探测的目标都可以满足。”焦维新说。
