问题

长征九号的发动机布局和选择会不会是要效仿土星5号?

回答
关于长征九号的发动机布局和选择是否会效仿土星五号,这是一个非常值得深入探讨的问题。两者都是人类航天史上最具代表性的重型运载火箭,在设计理念和技术路径上,存在着一些值得研究的联系和差异。

首先,我们必须承认,土星五号作为人类历史上迄今为止最强大的运载火箭,它的成功经验对后来的重型火箭设计者,包括长征九号的设计团队,无疑具有巨大的参考价值。土星五号之所以能够将阿波罗飞船送往月球,其强大的发动机系统是其核心。

土星五号的发动机布局和选择:

土星五号的设计是典型的“串联”构型,即每一级火箭独立完成推力产生和动力推进,然后按顺序分离。其发动机配置极具特色:

第一级(SIC): 采用了震撼人心的五台F1发动机。F1是当时世界上推力最大的单燃烧室液体火箭发动机,以其巨大的推力和可靠性著称。五台F1并列布置,通过矢量推力控制(发动机万向节)来实现飞行姿态的稳定和操控。这种“集群式”发动机布局,在当时是一种大胆且高效的设计,能够提供起飞所需的庞大推力。燃料和氧化剂选用的是煤油(RP1)和液氧(LOX),相对成熟且能量密度较高,为初期的加速提供了充足的动力。

第二级(SII): 采用了五台J2发动机。J2发动机是当时推力仅次于F1的发动机,采用液氢(LH2)和液氧(LOX)作为推进剂。液氢的能量密度极高,但低温储存和处理是其技术难点。J2发动机的优势在于其高比冲,能够为火箭提供更高效的加速,尤其是在真空环境中。第二级也是采用多台发动机并列,并具备万向节进行推力矢量控制。

第三级(SIVB): 采用了一台J2发动机。第三级发动机的任务更为关键,它需要将飞船送入地球轨道,并在需要时进行“推覆”点火,将飞船加速到逃逸速度,飞向月球。一台J2发动机在这里足以胜任,并且具有再启动能力,这对于深空探测任务至关重要。

长征九号的发动机布局和选择是否会效仿土星五号?

可以肯定的是,长征九号在设计时一定程度地参考和借鉴了土星五号的成功经验,尤其是在分级推进、发动机技术选择以及大推力发动机的集成方面。但“效仿”这个词需要谨慎使用,因为长征九号的设计是基于中国自身的航天技术实力、发展战略以及对未来太空探索任务的需求来展开的。

以下几点是长征九号发动机布局和选择可能与土星五号相似或借鉴之处:

1. 多台大推力发动机组合: 就像土星五号第一级使用五台F1一样,长征九号极有可能在捆绑式助推器或主级上采用多台大推力发动机的组合,以达到起飞所需的巨大推力。这是一种行之有效的增加推力的方式,能够解决单台发动机难以满足需求的问题。

2. 推进剂的选择倾向: 土星五号在早期使用了RP1/LOX,在后续使用了LH2/LOX。对于长征九号,也可能在不同级别采用不同的推进剂组合:
助推器/第一级: 考虑到推力和技术成熟度,煤油/液氧(RP1/LOX)仍然是可能的选择。中国在这一领域拥有成熟的技术基础,例如长征五号系列使用的YF77(液氢液氧)和YF100(煤油液氧)发动机,其中YF100的衍生型号非常强大。如果长征九号的助推器或第一级需要极高的推力,几台强大的YF100系列发动机并列的可能性很高。
第二级/上面级: 为了获得更高的比冲和效率,液氢/液氧(LH2/LOX)是更优的选择。中国的YF77发动机已经是大推力液氢液氧发动机的代表,未来可能会有更先进的型号出现,用于长征九号的上面级。

3. 矢量推力控制: 确保火箭在大推力起飞时的稳定性和精确操控,发动机万向节(Gimbaling)是必不可少的技术。土星五号在这方面做得非常出色,长征九号也必然会采用类似或更先进的推力矢量控制技术。

然而,长征九号的设计也必然有其独创性和中国特色,不会是简单的复制:

1. 核心发动机的技术路线: 虽然土星五号的F1发动机极为成功,但中国在重型液氧煤油发动机技术上,如YF100系列,已经取得了长足的进步,并在此基础上继续研发更强劲的发动机。长征九号的核心发动机很可能基于中国自主研发的下一代大推力液氧煤油发动机,而不是直接照搬F1的设计理念。

2. 模块化和可配置性: 考虑到未来不同任务的需求,长征九号的设计可能会更加注重模块化和可配置性。这意味着可以根据任务需求,灵活选择助推器的数量、级别配置等,以适应载人登月、深空探测、大型空间站建设等多种任务。土星五号的设计更多是为了满足阿波罗计划的特定需求。

3. 先进发动机技术: 中国在新型发动机技术方面也在不断探索,例如煤油/液氧发动机的推力放大,高性能的液氢液氧发动机,甚至可能考虑甲烷/液氧等新型推进剂的潜力。长征九号的选择将反映中国当前和未来一段时间内的技术发展水平和战略方向。

4. 结构和材料: 现代火箭的设计会充分利用先进的材料科学和制造工艺,例如先进复合材料的应用,以减轻结构重量,提高整体性能。在这一点上,长征九号的先进性将远超土星五号。

总结:

长征九号在发动机布局和选择上,无疑会借鉴土星五号的成功经验,尤其是在多台大推力发动机的集群应用、推进剂组合的思路以及推力矢量控制技术方面。 这种借鉴是站在巨人的肩膀上前行,是技术发展的必然。

但长征九号绝非对土星五号的简单复制。它将基于中国自主研发的核心发动机技术、对未来太空探索任务的深刻理解以及对模块化、可配置性等现代化火箭设计理念的追求来展开。这意味着长征九号将拥有其独特的中国印记,展现出中国航天技术在当前时代的发展水平和创新能力。

总而言之,长征九号的设计是一个集大成者,它既有对经典火箭设计智慧的继承,也有对未来前沿技术的探索,力求在性能、可靠性和经济性上达到新的高度。

网友意见

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...这哪里效仿土星五了?推进剂组合的确是相近的,但设计思路完全不一样啊

要真效仿土星五,就不应该怼富氧煤油机,直接空重轻推力大的燃气发生器,然后拉长第二级剪短第一级。一级的工作时间不那么长,任务就把上面投掷到大气高层后面都是氢氧的工作了,所以比冲损失不重要。你看看现在的cz9,二级那么短,一级快一半箭长还别忘了助推器,思路比较明显还是靠煤油机为主。没错土星五的成功其实靠的是当时的天顶星技术J-2,这弟弟海平面才200秒呢

等等...富燃煤油机?富燃?nb当我没说,宁就是本世代天顶星[抱拳]

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