航空航天港

 找回密码
 注册会员

QQ登录

只需一步,快速开始

返回列表
查看: 2015|回复: 18
收起左侧

[原创] 关于用YF-100发动机改装老长征火箭起飞级的简单研究

[复制链接]
jiyu_shi 发表于 2018-9-25 14:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

对本站感兴趣的话,马上注册成为会员吧,我们将为你提供更专业的资讯和服务,欢迎您的加入!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册会员

x

YF-100是先进的高压补燃液氧煤油发动机,只是到目前为止使用仍较少。如果使用YF-100改装老长征火箭是否可行?

长征五号和长征七号使用的3.35米YF-100*2模块起飞推力240吨,老长征的芯一级起飞推力300吨,直觉是无法用YF-100改装起飞级的,但是煤油3.35米模块比毒发3.35米模块重量也轻了不少,因此我做了以下简单估算。

查阅资料得到以下数据:

                                                


长五助推器
长七芯一级
长征二号丁
长二丁芯一级
长征三号甲
长三甲芯一级
长度/米
27.6
25.085
41.056
24.66
52.52
26.972
直径/米
3.35
3.35
3.35
3.35
3.35
3.35
起飞质量/吨
155.7
~160
236.966
192.322
239.87
182.322
推进剂质量/吨
144



183.038

171.038
干重/吨




9.82

10.52
起飞推力/千牛
2398.38
2398.38
2961.6
2961.6
2961.6
2961.6
工作时间/秒
171.93
188

154.2

146.659
起飞推重比



1.28




取保守数据假设这样的煤油一级:



煤油起飞一级
长度/米
~25
直径/米
3.35
起飞质量/吨
160
推进剂质量/吨
150
干重/吨


起飞推力/千牛
2398.38
工作时间/秒
180

可以获得改装煤油起飞的长二丁和长三甲:




煤油起飞长二丁
煤油起飞长三甲
起飞质量/吨
204.644
217.548
起飞推力/千牛
2398.38
2398.38
起飞推重比
1.196
1.125

根据冲量公式Ft=mv,设一研究参考速度v作比较参数,m取起飞质量-一半的一级燃料,可以得到长二丁、长三甲改装前后的参考速度:




长征二号丁
煤油起飞长二丁
长征三号甲
煤油起飞长三甲
起飞质量/吨
236.966
204.644
239.87
217.548
起飞推力/千牛
2961.6
2398.38
2961.6
2398.38
工作时间/秒
154.2
180
146.659
180
起飞推重比
1.28
1.196
1.26
1.125
参考速度
3139.83
3304.46
2814.01
3007.41

可见,用两台YF-100的3.35米模块改装原来的四台YF-21的3.35米一级,两型火箭都可以得到更高的参考速度,即两型火箭二级点火时的速度、高度变化应在可接受的范围内。只改装起飞级,二级及以上不变,改装是行得通的,用新的起飞级搭配老的高空、真空级,国外也是有的。长三甲改装后的起飞推重比比较低,但也是飞得起来的,如果增加两台YF-115短时间工作,那么起飞推重比的数据也会比原来更好。

长二丙的详细数据没有查到,但是结论应和长二丁、长三甲是一样的。长二丙、长三甲是捆绑型号的基型,在以上改装的基础上捆绑YF-100助推模块,会得到性能比长二F、长三乙、长三丙更好的扩展型号。

YF-100在2012年就完成了全部研制工作,而当时YF-77研制中的重大困难还没有突破,可以说当时新一代长征火箭的推迟是显而易见的。如果及时使用煤油起飞级改装老长征,争取在2013~2014年首飞,赶上2015年开始的航天发射高峰,会有什么效益呢?至少有两点:一是为YF-100的工程应用积累大量使用经验和数据,到现在YF-100就是一型非常成熟可靠的主力发动机了。二是产生较大的环保效益,这几年发射高峰掉下来的火箭残害将大部分是无毒的煤油型号,而不是毒发型号。

当然,以上说法有一点儿事后诸葛亮,也许2011~2012年的时候谁也无法料到后来的种种曲折,也许专家已经在技术经济上算过了不必改装老火箭,也许领导在更高层面已有总览。


stcshy 发表于 2018-9-25 15:06 | 显示全部楼层
这改装有何意义?
你当长7不存在吗?
cooldiy_cn 发表于 2018-9-25 15:23 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
光杆长七缩短版
3431 发表于 2018-9-25 15:26 | 显示全部楼层
箭体结构也要变 一轮算下来指标估计不好
而且经济性很差 这么干要把快十个发射工位全部翻新
joki 发表于 2018-9-25 16:03 | 显示全部楼层
干重估的太乐观了,160吨干重才10吨。CZ724一级170吨、干重14吨。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-9-25 16:22 | 显示全部楼层
stcshy 发表于 2018-9-25 15:06
这改装有何意义?
你当长7不存在吗?

那长七倒是打啊,这几年老长征打了好几十发,长七打了几次?光杆长七没见影儿啊
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-9-25 16:26 | 显示全部楼层
3431 发表于 2018-9-25 15:26
箭体结构也要变 一轮算下来指标估计不好
而且经济性很差 这么干要把快十个发射工位全部翻新

也许发射场确实是重要原因,如果长三改装就要操作5种液体
joki 发表于 2018-9-25 16:42 | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-9-25 16:22
那长七倒是打啊,这几年老长征打了好几十发,长七打了几次?光杆长七没见影儿啊

跟CZ-2C加助推、芯一二级拉长发展成CZ-2E不同,CZ724其实是一步到位的最大构型。缩短芯一二级的光杆版没能立项。
之后考虑到尽可能提高通用性,又转向芯一级不变、芯二级改为3米氢氧芯级的路线,光杆构型被归类到CZ8系列(光杆和双固推两个构型)。但CZ8系列阴差阳错搞了一半(原计划2018~2019首飞),突然又转向双2.25助推的VTVL构型(预计2021),光杆版是否发展、还是用CZ8R替代又成了悬案。
另外就是发射场的改造,注定短期内新火箭只能从文昌工位发射。新老火箭彻底换代需要十年甚至更久一点,俄国基本也是这个情况。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-9-25 17:02 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-9-25 16:42
跟CZ-2C加助推、芯一二级拉长发展成CZ-2E不同,CZ724其实是一步到位的最大构型。缩短芯一二级的光杆版没 ...


这就是这几年最需要吐槽的地方,应用最多的722和光杆没有出来,没有合适的二级也是一个原因,还不如改造老长征,把YF-100的效益发挥出来
joki 发表于 2018-9-25 19:16 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-9-25 17:02
这就是这几年最需要吐槽的地方,应用最多的722和光杆没有出来,没有合适的二级也是一个原因,还不如改 ...


说是改造,其实是搞新型号替换老的,也就直径一样。进度慢主要是投资不足,YF100都还没实现批产,其次是中型火箭技术路线变化造成的延迟。
timej 发表于 2018-9-29 10:32 | 显示全部楼层
发动机、储箱全换了,这不就是长七么
hsq0596 发表于 2018-9-29 10:47 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-9-25 19:16
说是改造,其实是搞新型号替换老的,也就直径一样。进度慢主要是投资不足,YF100都还没实现批产,其次 ...

YF100居然是固定设置推力。。。变推力实现很难吗?
joki 发表于 2018-9-29 10:57 | 显示全部楼层
hsq0596 发表于 2018-9-29 10:47
YF100居然是固定设置推力。。。变推力实现很难吗?

六院自己的说法是:
对于补燃循环液体火箭发动机而言,不仅需在低入口压力下实现多次可靠点火、快速平稳起动,而且需在大范围变工况下满足高性能和高可靠性的要求。因此发动机大范围变推力技术复杂、研制难度大、创新性强。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-9-29 20:18 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
timej 发表于 2018-9-29 10:32
发动机、储箱全换了,这不就是长七么


二级以上不换,工装都用老的,进度会比长七快,一级也用老工艺,控制都用老的,就换个发动机。核心是早用多用YF-100。这几年毒火箭打了那么多,想想就膈应啊
郭夫子 发表于 2018-9-29 21:24 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-9-25 19:16
说是改造,其实是搞新型号替换老的,也就直径一样。进度慢主要是投资不足,YF100都还没实现批产,其次 ...

F9对行业的冲击太大了
头像被屏蔽
onion 发表于 2018-9-29 21:39 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
郭夫子 发表于 2018-9-29 21:53 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
onion 发表于 2018-9-29 21:39
f9也不咋先进啊

请先给什么叫先进下个定义,再谈先进不先进。
头像被屏蔽
onion 发表于 2018-9-29 21:59 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
郭夫子 发表于 2018-9-29 22:59 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
onion 发表于 2018-9-29 21:59
发动机比冲在煤油机里一般没法和180之类的比 箭体也就质量比还行  普通F9还没有直送GEO能力 也就低轨道能 ...

比冲由于循环方式和180是没的比,箭体质量比还行?那请找一个质量比很行来瞧瞧。F9有GEO能力,只不过太小用不上。F9一次性GTO运载系数0.015,这还是光杆两级煤油构形,别家用氢氧上面级都很难做这么高。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册会员

本版积分规则

QQ|小黑屋|航空航天港 ( 豫ICP备12024513号-1 )

GMT+8, 2019-11-14 02:48 , Processed in 0.280801 second(s), 21 queries , Gzip On.

技术支持:飞腾网络

© 2001-2018

豫公网安备 41019702002513号

快速回复 返回顶部 返回列表