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楼主: naugty
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[提问] 关于长征三号乙(CZ-3B)的改进型

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冰梦21 发表于 2011-10-13 00:43 | 显示全部楼层

增加助推器怕是没那么简单,怕是西昌的二号塔也发射不了。当年是按照长三乙也就是四个助推器的来设计,现在增加两个,怕是适应不了。当年的三号塔用来发射长三甲不是拆掉了重新建,而目前的二号塔根本没时间拆掉重新建一下,得是在西昌再建一个发射塔,这么大的工程只是为了商业发射,这代价确实大了点。况且长征五号、长征七号离闻世也不远了,尽管成熟也得有个过程

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增加助推器涉及活动平台、管路等许多环节,伤筋动骨。但加长助推器的话,只需要对部分活动平台加以改动,现有管路应该可以兼容,如果新助推器加注口位置保持不变的话。  发表于 2011-10-13 19:20
一个助推40多吨,2个估计要90吨。日后CZ-7 GTO型也有500多吨(LEO载人582吨)西昌作为备份2号塔应该能承受,改进是必须的,新建一个就算了  发表于 2011-10-13 11:32
怎么还与发射塔有关呢?这么麻烦啊?  发表于 2011-10-13 03:09
冰梦21 发表于 2011-10-13 14:39 | 显示全部楼层
就算是能改进,怕是也没那个时间,现在二号塔的发射的密集程度太大,怕是没那个时间

点评

改三号塔时,长三早已退役,实际该塔停用已久。要想改二号塔,除非一段时间内的GTO任务全部交给文昌的长五或长七。  发表于 2011-10-13 19:25
中国航空 发表于 2011-10-13 15:58 | 显示全部楼层
反正长征7号也快了。

点评

长七是快了,但那是LEO型的长七,管不了3B的活。  发表于 2011-10-13 19:21
真要快了,就不会有CZ-3B的新改型了  发表于 2011-10-13 18:44
冰梦21 发表于 2011-10-15 15:10 | 显示全部楼层
不过也可以考虑在西昌的原一号场坪建一个发射塔,毕竟除发射塔外,其他如技术区等设施可以不用建设,费用应该不会太高,而且万一长五长七不顺利的话也为重型卫星的发射提供可能。同时六助推的长征三号也为以后的六助推的长征五号超重型火箭提前做个实验,而且也为西昌提前发射长征七号成为可能,毕竟二号塔根本没时间为发射长征七号改造。对于加长助推器,怕是再加就只能同时加发动机了,这样恐怕比加两个助推器还要复杂

点评

发动机不变的情况下加长助推器意味着燃烧时间增加,如果加长太多一级也要加长...改动未免大了点...5.5T的GTO改进到6吨改动不算大,7T就抢了CZ-7的饭碗了!  发表于 2011-10-16 09:07
bombers 发表于 2011-11-7 13:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 bombers 于 2011-11-8 18:04 编辑

一院应该在长三乙三级火箭的减重上多下点功夫。整级长12.375米,直径3.0米,加注推进剂18193千克,发动机双机并联,干重达到了2742千克。而美国现役的Centaur-5-DEC上面级,长12.68米,直径3.05米,加注推进剂20830千克,同样双机并联,干重仅有2138千克,比前者轻了两成还多。
=================================
悲剧,突然发现这个干重数据是长三甲火箭第三级的,长三乙火箭第三级加强了结构,干重进一步上升到了3062千克…
http://www.fiyue.com/novel/240/7060.asp




cmj9808 发表于 2011-11-7 13:39 | 显示全部楼层
bombers 发表于 2011-11-7 13:25
一院应该在长三乙三级火箭的减重上多下点功夫。整级长12.375米,直径3.0米,加注推进剂18193千克,发动机双 ...

可以考虑在箱体上下功夫,采用Falcon 9的Al-li 2195,或者采用Centaur的balloon tank
spacedog 发表于 2011-11-7 14:22 | 显示全部楼层
是不是我们的三级发动机比米鳖的笨重?
如果我憋的三级干重降低到和米鳖相当,就等于平白增加600公斤运力,GTO运力一举突破6吨!

点评

Centaur-5-DEC使用的RL-10A-4-2单机干重167kg,YF75单机干重245kg。发动机重量有差距,不过大头还是在储箱上面。  发表于 2011-11-7 14:26
joki 发表于 2011-11-7 14:30 | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2011-11-7 13:39
可以考虑在箱体上下功夫,采用Falcon 9的Al-li 2195,或者采用Centaur的balloon tank

国内材料这款很不给力,最近看了不少论文发现,2195铝锂合金目前只能搞点小尺寸管材,焊接制造都不过关,离储箱制作要求还差得远。再说,YF75推重比也偏低,自身重量就比较大,不知道改YF75D会不会好看点,不过用来改进CZ3B进度肯定是来不及了。
估计还是面多了加水、水多了掺面,直径加大到3.35米、增加加注量来提高运力。

点评

多谢解答。不过这样一来,CZ7三子级为啥改3.35米直径提高加注量呢?毕竟发动机还是YF75,莫非也是在结构质量上做文章。  发表于 2011-11-7 16:48
关键是提高质量比:推进剂/总质量;如果加大直径和推进剂质量不能提高质量比,只能导致运载能力下降  发表于 2011-11-7 15:20
农夫三拳 发表于 2011-11-7 15:27 | 显示全部楼层
长征三号乙改进型的技术同样适合以后长征7号的高轨道版,能够最大限度的利用已经验证的成熟技术,那样长征7号的高轨道版进度就会加快,少走弯路,一步到位的提高运载能力。
 楼主| naugty 发表于 2011-11-7 15:31 | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2011-11-7 13:39
可以考虑在箱体上下功夫,采用Falcon 9的Al-li 2195,或者采用Centaur的balloon tank

2195近期没有希望,焊丝开发和焊接工艺难点还没解决。长五是采用2219,目前已经有二级燃料储箱试制成功,可以考虑把2219用在长三甲系列上
农夫三拳 发表于 2011-11-7 15:36 | 显示全部楼层
naugty 发表于 2011-11-7 15:31
2195近期没有希望,焊丝开发和焊接工艺难点还没解决。长五是采用2219,目前已经有二级燃料储箱试制成功, ...

用2219能减重多少,增加多少运力
bombers 发表于 2011-11-7 15:37 | 显示全部楼层
本帖最后由 bombers 于 2011-11-7 15:51 编辑

贴一个Centaur-D的质量分配表。
centaur.jpg

从上图看,储箱质量大约只占上面级干质量的一半。上面级减重仅仅依靠换用轻质储箱效果也不是非常明显,还得给GNC、推进等分系统一并瘦身才行。

点评

好资料。YF75D研制进度跟不上,加上前一段时间貌似已经做过制导系统减重。短期估计只能在储箱、隔热材料上下点功夫了。  发表于 2011-11-7 16:41
cmj9808 发表于 2011-11-7 16:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 cmj9808 于 2011-11-7 16:25 编辑

Centaur上面级使用的是balloon tank,结构重量偏低,不同于目前使用的大多数低温上面级。
更换材料对上面级的改动最小,只是不知道铝铜合金换成2219铝合金能减重多少。

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VEB(Vehicle Equipment Bay)的重量是0.4吨,13.1和13.5的出入可能就在这,H10-3空重1.7吨,全重13.5吨  发表于 2011-11-7 20:51
user's guide上的推进剂是11.8吨(H10-3),所以Astronautica上的数据有误。Skyrocket上的全重是13.1吨,spacelaunchreport上的是13.5吨,推测可能与是否计入payload adaptor有关。  发表于 2011-11-7 20:47
谢谢提醒。斑竹有无Ariane 4火箭低温上面级空重和全重的权威资料?Skyrocket和Astronautica上的数据有不小的出入。  发表于 2011-11-7 19:25
http://en.wikipedia.org/wiki/Balloon_tank  发表于 2011-11-7 16:55
能否把balloon tank的资料贴出来分享,学习下,谢谢!  发表于 2011-11-7 16:35
 楼主| naugty 发表于 2011-11-7 23:09 | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2011-11-7 16:22
Centaur上面级使用的是balloon tank,结构重量偏低,不同于目前使用的大多数低温上面级。
更换材料对上面级 ...

具体查了一下。现在长征的储箱都是2A14系铝合金,和长五采用的147(2B16),即美国牌号2219都是Al-Cu-Mn系合金,密度在2.8g/m³,这么看换用2219系长五也无法实现减重。
由2A14升级到147系,主要是147系相对2A14具有更好的低温韧性;同时焊接性能好,焊接裂纹倾向性低;可以提高结构可靠性,同时降低制造成本。

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147和2A14强度差不多,延伸率有比较明显提高;难以减薄  发表于 2011-11-8 08:36
2219合金强度是否有提高?即便密度相当,如果强度提高的话。储箱壁或许可以做的更薄一点、“骨架”更细一点来降低结构质量。  发表于 2011-11-8 08:32
zhang 发表于 2011-11-8 00:44 | 显示全部楼层
减重方面,做成 Common Bulkhead 的效果更明显。
joki 发表于 2011-11-8 08:53 | 显示全部楼层
共底储箱确实不错,减重又降高度,就是不知道国内可有成功应用的经验。液氢液氧温差70°,就靠一层薄壁隔开,难度不小。

点评

长五运力较大,费一点不要紧。不过CZ3、CZ7可能还是沿用共底设计为妙,毕竟还有个长径比问题。  发表于 2011-11-8 10:43
长三甲三级储箱就是共底的,但可靠性不如单独储箱。长五采用单独储箱  发表于 2011-11-8 10:15
纸飞机 发表于 2011-11-8 09:24 | 显示全部楼层
zhang 发表于 2011-11-8 00:44
减重方面,做成 Common Bulkhead 的效果更明显。

CZ-3的第三级就是共底的吧
但CZ-5又放弃了这个设计,这到底什么原因呢?

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可靠性  发表于 2011-11-8 10:16
cmj9808 发表于 2011-11-8 12:41 | 显示全部楼层
有些任务需要上面级多次点火和长时间的coasting,共底的话液氢的损失还是很可观的。
Centaur的燃料箱用的是不锈钢,导热比铝要慢,使用铝制燃料箱的Delta IV上面级就没有采用共底结构。

点评

目前有的就是X-33和日本的液氧甲烷上面级,波音也准备进行技术演示  发表于 2011-11-8 18:31
某些复合材料的导热率很低,有没有见过用复合材料做低温燃料储箱的?  发表于 2011-11-8 18:22
陷阱 发表于 2011-11-8 12:42 | 显示全部楼层
cz-7 可以加装 液氢液氧上面级。

改造载人和非载人的cz-7,应该是8吨和13吨,加装上面级 gto 应该是5.5吨和7吨

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载人状态12.5吨吧  发表于 2011-11-8 13:05
设计就这样,YF75D  发表于 2011-11-8 13:03
bombers 发表于 2011-11-8 14:26 | 显示全部楼层
整理了一张全球常见低温上面级全重/空重质量比数据表。其中,Ariane-IV数据来自本主题113#,Long March-3A数据来自《中国航天》杂志,其余上面级数据来自Astronautica。
低温上面级对比.jpg

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日本火箭的上面级空重怎么那么大?  发表于 2011-11-8 14:44

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