举国体制在长时间、大投入、技术要求全面的项目有优势,航天领域尤甚。
对于降低航天发射成本,商业航天公司一般只能采用SPACEX的可回收火箭方案,技术难度较低就可实现较大的成本降低幅度。
只有国家队会去搞技术复杂,执行时间长的组合动力TSTO(两级入轨)飞行器方案,而且还会为了降低路线失败概率,搞几家单位不同技术路线竞争的方案。
搞组合动力就要搞高超声的级间分离
需要修建高超声速的风洞
级间分离还是属于TSTO方案里难度较小的技术点
那个驮着二级空天飞机飞的一级才是技术的难点,尤其是一级的发动机更是难点中的难点。TSTO一级飞行器的动力构型有很多种,主要就是各级在涡轮、涡轮机变循环(TBCC)、火箭基变循环(RBCC)、涡轮、火箭、冲压组合循环发动机(TRRE)、火箭中间做选择以匹配不同的任务需求。这几种动力装置分别由航天科工(TRRE动力),航天科技(RBCC动力),中航工业(TBCC动力)进行研究。无论哪种动力方案,其核心难点都在超燃冲压发动机及其组合动力发动机的研发上。
以航空科工牵头的TRRE方向为例,在2017年3月6日由美国航空航天学会(简称AIAA)、中国工程院主办、厦门大学承办召开的21届国际航天飞机和高超声速系统与技术大会上,中国展示了大量成功的试验和实物图片,还透漏了我国已经成功地进行了超燃冲压的飞行试验并且研制的涡轮-火箭-冲压组合循环发动机(简称TRRE)将在2017年底前开始飞行试验。此前的试验,验证了加速、巡航、机动等各方面性能,证明了下涵道里的液体火箭和双模冲压在M1.5-7之间协调工作的可行性。2016年,进气道和喷管试验完成,M1.8条件下的台架试验也完成。M2-6的稳态台架试验已经开始。试验验证了TRRE的进气道、喷管和燃烧室设计和模式转换。试验数据表明,可在1平方米捕获面积下达到8吨推力,达到设计要求。虽然会议上并没有透露超燃冲压可持续工作的时间,但要是达不到亚小时级,研发组合循环发动机是没有意义的。此外从中国航空协会官网公布的第三届冯如航空科技精英奖获奖名单与事迹介绍中(2015),关于我国的高超音速飞行器的研究情况中提到我国采用的技术路线为航空煤油再生冷却超燃冲压发动机,其试验平台如无例外应当是凌云临近空间高超声速通用试飞平台。
航天科技牵头的RBCC路线也于2020年9月由西安航天动力研究所实现首飞。
试后检查产品完好,从遥测数据分析,本次飞行试验完成了所有考核项目,发动机各项性能均超出地面试验结果和预期水平,试验取得超圆满成功,进一步验证了真实飞行状态、来流条件下发动机各项关键技术,为后续发展奠定基础。
事实上,我国是组合动力发动机领域的后来者,美国才是这方面的先驱和长时间的技术领导者。有意思的是,美国自20世纪50年代开始研究的各种组合动力方案均是以国家项目或计划开展发动机研制工作,可见如此领域美国也认可只有采取政府引领下的一定程度下的“举国体制”方可开展如此技术难度大、涉及范围广的领域研究。
毕竟都是些需要持续投入研究十几甚至几十年都难以有产出的深度技术项目,商业公司很难做到几十年如一日的高强度研究投入,如此,只有靠国家队的【举国体制】了。西安航天动力研究所实现的RBCC发动机飞行试验首飞成功就是最好的实证。
人力成本低可以使劲榨(工程师红利),我认识的真正搞航天的朋友工作基本都比互联网企业996还狠还苦逼,可能会连续几个月见不到太阳(太阳还没升起就上班太阳落下好久才下班),工资却远比不上阿里、华为等(当然不怕35后被开和包户口),除非是负责科学载荷、应用研究等方面的会好一点、或者是 @五清六分批 那种特别善于时间调配管理的奇人。
此外因为国有托底,也不怕像搞柔性充气太空舱毕格罗航天那样因为疫情而直接遣散员工暂时关门大吉,也方便低成本统一调动各类资源、不多考虑经济效应反正不向纳税人负责,一旦立项尽可能全力去完成。也只有中国得大学能动不动有好几百个教授,人多科学力量大。
(多图预警~)
勉强回答一下:
最大的优势在于惊人的“投入-产出比”,这是“新型举国体制”的具体体现,中国的航天人真的是拿着并不充裕的预算与投入,一面弥补早期的技术差距,一面还要兼顾前沿新兴的技术与需求,却总是能够凭借相对有限的资源做出自己的成绩。
进入正文之前,先推荐看一下 @刘博洋 的采访视频:
一谈到“航天事业”或者“举国体制”,总是会有人怀有一种“入不敷出”、“投入庞大”、“投入-产出效率低下”甚至拿“劳民伤财”来说事,实际上中国在当前的社会发展阶段,对于航空航天事业的投入并没有很多人想象得那么大,航天领域真正的“氪金大户”实际是美国:
在“航天预算/投入”领域,美国人真算“一家独大”,超过后面5个国家(欧洲+俄罗斯+中国+日本+印度)总和。
NASA太空预算超过200亿美元,都不算稀奇,常年动辄百亿美元的投入预算,虽然美国历代总统对于航天领域的兴趣不同,但是这个领域拿到的预算从来都不算“少”,无论是绝对数量还是预算占比。
美国还是最早重视“天军”概念的国家之一,有独立的战略部门,所以国会预算扯皮,NASA总还是能够拿到百亿美元的预算,这基本是其他国家的航天部门想都不敢想的事情……
而中国航天这边“预算”层面可不算是“富裕”的,无论是投入金额还是比例,中国的航天预算金额大约只有美国NASA的十分之一,在预算占比不足NASA的五分之一,在GDP占比不如NASA的四分之一,可真没有“美国阔少爷”的命……GDP如果有100元,那么中国航天的投入只有4分钱………
别和美国相比了,中国2017年的航天预算还不到欧洲的一半,甚至曾一度低于俄罗斯的年投入,没错,就是常年被一些中国人嘲讽“GDP只等于广东一个省”的俄罗斯,都还拿得出不低于中国航天的投入(毕竟俄罗斯还是航天传统强国)……
但是,“预算”纸面上的数字可不能完全衡量中国航天的成绩和实力,中国航天总是在受限的预算中发挥极高的“投入-产出比”:
考古的事情不去做,就看看去年“全球疫情爆发+幺蛾子频出”的2020年,中国航天都有哪些成绩和进展,就明白了:
………………………………
这些大家有目共睹,真没有什么夸大的地方,或许在某些人眼中没有那么革命性,没有那么多花哨的概念,但是真的各个都有重要意义,说是成绩不过分。
除了上述之外,2020年的航天领域还有很多更为基础性航天成果,都是为中国航天未来“铺路”的成绩:
…………………………………………………………(实在无法一一列举)
不要忘了,这一切进展都在建立在每年20亿美元预算的基础上,以及2020年疫情情况下,在航天这种“烧钱”领域中,现在的成绩相比于这个数字真的可怕了,如此“投入-产出比”就是建立在“计划性”、“纪律性”以及“执行力”的基础上:
航天领域,以中国目前的社会发展阶段而言,产业化尚未完全完成,商业化方兴未艾,风险高短期收益几乎看不到,全靠市场资本注入,永远无法跟上航天发展的进度,且这种“大科学项目”动辄十年起步,没有稳定的政策支持,别提“投入-产出比”,根本就完不成。没有政策引导,民间资本也难以甚至无法参与其中。
上述项目中,北斗系统可是26年前开始规划的,嫦娥工程也有十多年历史了,很多都是几代人合力完成的项目,有些则是多个单位协力,比如高分专项工程就是国防科技工业局出面牵头,涉及到财政部、科技部、发改委在内共同组织管理,才有今天的结果。
有了明确的战术和战略,其次就是人的问题,这就不得不提到现在中国的航天人了,他们可能是航天领域中高“投入产出比”的最大“功臣”:
不谈虚的,就说待遇,航天行业的“技术门槛”其实不低,能够在这一行业中担任中坚力量的人才,学历和业务水平上绝对在同龄人中绝对是佼佼者,以其实力以及学术基础,如果放弃航天事业从事现在热门的互联网领域或者金融领域,不难获得3倍以上的薪酬待遇,而他们却顶着巨大的“机会成本”,选择留在这里,这些人是“新型举国体制”下最大的资源和财富。
在航天领域或多或少都要有国家介入,或者说“举国体制”的影子,美国曾经有过,90年代也经历过大批公司倒闭的阵痛,日本有过,印度也想搞,但是中国这个“投入产出比”,以这样的预算从0发展到现在,还没人实现过,近年日本、印度的航天投入和中国并不很悬殊,但是效率上印度可难以和中国相媲美,因为他们不总有中国航天人这样的持续的奉献付出。
与其感慨这一切成果多么令人兴奋,倒是不如致敬那些为了航天事业奉献了自己汗水、青春的人们:
事实证明,至少从1949年到现在,每一代都有放弃高薪放弃舒适生活甚至冒着生命危险投身于中国航天事业的人,从“两弹一星”到现在,都是这些人撑起了目前中国航天的局面,建立在一穷二白基础到现在的国际地位,以这个投入,别的国家还真都做不到这些。
如有不妥之处,求轻喷,欢迎爱好者们一同讨论~
少扯什么举国体制
谁光辉的时候不是举国体制........
最大的优势是预算控制,这里面有两层含义:
1、通过反复论证,综合自己的能力并分析别人走过的路制定合理技术路线,通常不会好高骛远,也不至于过于保守,出来的东西各种子系统都不一定是顶级的,但是堪用,可以用人家几分之一的预算,获得80%的能力。近些年甚至看到了一些用一些不那么一流的子系统,组成某项性能世界领先的产品的例子。
2、而且各级科研机构非常认真地对待预算,和某些发达国家视预算为获取更多预算的杠杆式花钱法,有着天壤之别。这层意思换句话说就是,制定了多少预算,一般就花掉多少钱,往往还有结余。
举个非常具体的例子:
詹姆斯·韦伯空间望远镜,NASA1996年要的预算是5亿美元,建造的是8米口径的NGST,2002-2003年先改成了6米以控制成本,还追加预算到8.25亿美元,如果你成本控制的好,预算规划合理,这么多钱是很宽裕的了。现在超过100亿花出去了,望远镜还在地上呢。詹姆斯·韦伯空间望远镜是人类历史上最具挑战性的空间望远镜项目,多花点钱可以理解,但是这从侧面暴露了NASA的预算控制能力非常差,对于项目的困难度估计不足,甚至有故意这么做的嫌疑。
反观中国航天的超级项目,重型运载火箭长征九号的研制,尽管现在它还没有正式立项,但过去的几年里在走一个叫做“关键技术攻关及方案深化论证阶段研制立项”的阶段,这个阶段。这个阶段于2016年6月正式批复,总经费15亿人民币,研制周期为54个月。区区15亿人民币需要分布在12个关键项目,分别是:
这12个大项又细分了940个小项,大家可以思考一下每一个小项能获得多少经费。
知道国家队是怎么做的么?课题组长和项目办公室责任层层分解不提了,研制中目标定在了预算的84%,尽量往这个上面靠。那么最后花钱的情况如何呢?我告诉各位,截至研制周期的最后六个月前,一共花掉了11.37亿人民币,仅仅占预算数字的75.8%。
简直是节省的不能再节省了。
我知道看到这,有的童鞋反而会不是很高兴,怎么能这么扣呢?
这是我国当前整体战略经济环境决定的,穷有穷的办法,富有富的玩法,关键在于怎么在限定条件下玩出花来,这就是中国航天真正牛的地方。
还有一个很重要的一点就是我国航天相比于美苏,起点是偏低的,这有一个额外的好处,就是基本上所有项目都有大量美苏的经验可以参考,起码你已经知道什么方案的优缺点是什么,在论证的时候可以通过分析对比来把很多坑排掉,省下巨量的时间和经费。这通常被人称作“后发优势”,借用 @袁岚峰 老师的一句话:“原子弹最难的部分就是知道它可以被造出来”。
但问题在于,总有一天我们的航天会走完所有别人已经走完的路,这个时候就不可能还有这种新手模式给你走了,面对各种技术方案只有花海量的经费和人力,你才知道哪条路可能是对的。到那时,我们就会丢失至少我所的第一点的优势。我觉得以我们现在的发展速度,很可能十几年后中国航天就会面临类似的考验,一种成飞已经在“歼-20的下一代怎么设计”这个问题上遇到的考验一样,一种幸福的痛苦。
我汉族/华夏族自古以来就是伐山破庙,屠神灭佛的民族,砸个佛像而已,还重罪?我不给他定罪就不错了!