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[原创] 21世纪中国研制载人登月级火箭最佳的技术路径

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jiyu_shi 发表于 2018-10-29 16:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

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三论中国需要尽快研制经济型载人登月火箭的必要性

随着马一龙空叉公司重型猎鹰火箭首飞成功,中国航天界保守势力土崩瓦解,航天事业大有柳暗花明之势。

jiyu_shi和某君一样认为,重型猎鹰的成功,其对全球航天界所产生的巨大冲击将堪比阿波罗时代美国土星五火箭的成功,其深远历史影响意义更远远在SLS火箭之上。毕竟重型猎鹰完全是在“新思想、新概念”指导下诞生的新锐产物,而SLS火箭却完全是在“旧思想、旧思维”影响下利用航天飞机技术研制的“准新火箭”。

如果中国政府投资力度有限,又要在未来10年内上马实施载人登月工程。jiyu_shi认为基于目前在研的YF100K、YF480煤油发动机与YF77氢氧发动机,结合当前时兴的通用芯级构型,那么便可以在未来10年时间内及时研制出一款经济型中国载人登月火箭来。

此经济型载人登月火箭有钻石、标准、猴三版,对应YF480发动机的PLUS、标准、SE版,标准版(对应标准版YF480)的具体研制方案构想如下。
芯一级

直径7.5米,长33米,装3台YF480和1台YF100K,起飞推力1565吨,起飞质量1012吨,推进剂质量936吨,上行工作时间按返回方式为120秒~180秒。
芯二级

光杆氢氧型

在长五芯一级基础上增加一台发动机。

光杆煤油型

直径5米,装两台YF100K高空型,质量250吨,推进剂质量233吨,工作时间350秒。

CBC型

直径7.5米,长34米,装6~7台YF77,质量410吨,推进剂质量370吨,工作时间约320秒。
芯三级

光杆型

沿用长五芯二级。

CBC型

直径5米,长18米,装4台YF75D,质量78吨,推进剂质量64吨。

运力
光杆型(不回收) CBC型(落点回收)
LEO 38 110
GTO 21 70
LTO 12 40

jiyu_shi严重同意某君对前苏联和美国在冷战时代对航天成果败家子式收尾的批判,认同相关技术成果要由长期运营饭票来延续。因此,此经济型载人登月火箭从光杆到CBC,从不回收到返场回收,可以覆盖全运力区域。

同时,jiyu_shi也强烈反对大固推重型火箭方案。因为火箭技术在军民两条线上已分家,固推技术和产品只需维持东风、巨浪的生产线即可,因此只发展几十吨的小固推即可。大固推是在美国国情中产生的,有他们自身的技术和利益因素,我们有我们的国情,不应该走这条路线。


向某君致敬

40楼钻石版方案:http://bbs.9ifly.cn/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=91404&pid=621390&fromuid=37411
51楼猴版方案:http://bbs.9ifly.cn/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=91404&pid=622031&fromuid=37411


 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-10-29 16:33 | 显示全部楼层
jiyu_shi认为,YF480是中国液发技术条线必须坚持走下去的,因为从中型到重型,YF480都可以使用。而YF220却没有这么高的重要性,因为没了老长九方案,YF220也没了装机对象,如果惦记大甲烷机,不如择时直接研制大甲烷机,不必通过大氢氧机来改。
97627000 发表于 2018-10-29 17:40 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-29 16:33
jiyu_shi认为,YF480是中国液发技术条线必须坚持走下去的,因为从中型到重型,YF480都可以使用。而YF220却 ...

大液发确实重要,YF480在手,可以用几十年了
oaki911 发表于 2018-10-29 18:13 | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-29 16:33
jiyu_shi认为,YF480是中国液发技术条线必须坚持走下去的,因为从中型到重型,YF480都可以使用。而YF220却 ...

YF-480、YF-220长远看20年内都有必要,但现在只要使用YF-110k就足够了。
joki 发表于 2018-10-29 18:39 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
YF220能搞定也就罢了,权当学费。追求低成本用YF77太贵,光杆二级三台太奢侈,还是得努力搞低成本改型。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-10-29 18:52 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 18:39
YF220能搞定也就罢了,权当学费。追求低成本用YF77太贵,光杆二级三台太奢侈,还是得努力搞低成本改型。

我再算一个煤油二级
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-10-29 19:32 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
YF480研制出来以后,也许就是最后一代火箭发动机,再往后就是空天飞机时代。因此,我认为火箭发动机有没有必要复用上百次是存疑的,也许只复用数次到十数次就够了。同样的,有没有必要返场回收和快速复用也是存疑的。
在空天飞机时代,近地轨道任务由空天飞机执行,星际飞行由核热机飞船执行,甲烷机主要用于火面到环火轨道的任务。
在起飞级,甲烷机对高压补燃煤油机没有特别优势,尤其是复用次数不很多时。对于已经研制了高压补燃煤油机的国家来说,可以不搞大甲烷机,对于没点高压补燃煤油机技术的国家来说,大甲烷机可能有一定优势。
火面起飞的甲烷机不用特别大,200吨级到顶了。那么安照重型猎鹰的思路,火星火箭并联多台YF77改的甲烷机也可以。
综上,YF480一定要搞好,YF77一定要用好,YF220有钱烧包可以搞。
joki 发表于 2018-10-29 19:37 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-29 18:52
我再算一个煤油二级

或者YF77用在三级一台还凑合。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-10-29 19:40 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 19:37
或者YF77用在三级一台还凑合。

太大了吧
joki 发表于 2018-10-29 19:45 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-29 19:40
太大了吧

配个重100吨的单发三级还凑合。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-10-29 19:47 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 19:45
配个重100吨的单发三级还凑合。


那就给5CBC的三级用吧
joki 发表于 2018-10-29 19:55 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
其实也不一定要发展新构型。现在的5米7发方案,直接替换成2发(YF480)也是可以的。
 楼主| jiyu_shi 发表于 2018-10-29 20:10 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 19:55
其实也不一定要发展新构型。现在的5米7发方案,直接替换成2发(YF480)也是可以的。

那就不能vtvl回收了
joki 发表于 2018-10-29 20:17 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
jiyu_shi 发表于 2018-10-29 20:10
那就不能vtvl回收了

按CZ8R的模式,3CBC一起降,芯级发动机负责降落。
何况YF100号称想搞10%节流,如果真搞成了,YF480用上也不是完全没可能,四个喷管开二个比冲损失还小点。那么光杆都可以7换2,彻底替代。
oaki911 发表于 2018-10-29 20:40 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 19:55
其实也不一定要发展新构型。现在的5米7发方案,直接替换成2发(YF480)也是可以的。

2发方案,坏一台难以实现多机并联冗余备份,除非是捆绑5-7个助推器。

YF-480还是用于10米以上直径箭体才合适。
joki 发表于 2018-10-29 21:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
oaki911 发表于 2018-10-29 20:40
2发方案,坏一台难以实现多机并联冗余备份,除非是捆绑5-7个助推器。

YF-480还是用于10米以上直径箭体 ...

3CBC才6台发动机,没必要搞冗余。
oaki911 发表于 2018-10-29 21:13 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 21:00
3CBC才6台发动机,没必要搞冗余。

坏一台就失败,趋势上是不可取的。
joki 发表于 2018-10-29 21:21 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
oaki911 发表于 2018-10-29 21:13
坏一台就失败,趋势上是不可取的。


冗余是有代价的,没必要从一个极端走到另外一个极端,为冗余而冗余。以传统设计的可靠性,6发有足够保障。否则二级要不要冗余,三级要不要冗余?
搞5CBC的时候再上冗余不迟。
头像被屏蔽
onion 发表于 2018-10-29 21:27 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
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oknomad 发表于 2018-10-29 21:29 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-10-29 21:21
冗余是有代价的,没必要从一个极端走到另外一个极端,为冗余而冗余。以传统设计的可靠性,6发有足够保 ...

冗余的可靠性是非冗余的几十到几百倍,而且冗余的特点是发动机越多可靠性越高,超过十几台的可靠性几乎是百分之百,怎么会没必要上冗余?

另外,象空X的猎鹰这种,火箭起飞时的可靠性也几乎是百分之百,一是因为猎鹰在发射台上会全发动机全工况试点火,二是因为猎鹰在发射台上是系留的——只有全发动机工况正常才会松开系留让火箭升空,也就是说,火箭升空时全发动都必然是正常工作的,否则,不能升空。而据说猎鹰升空30秒后就允许一机失效,其实,以猎鹰的推重比,升空几秒后就应该可以一机失效了,从此可见,火箭推重比还是很重要。
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