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两款长征九号重型火箭方案同时亮相:完全重复使用,犹如星舰

时间:2022-7-16 10:27 0 448 | 复制链接 |

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近些年以来,龙乐豪院士一直是航天爱好者们关注的焦点,因为他时常会透漏一些航天领域的重磅讯息,其中最为津津乐道的就是长征九号重型火箭的研究进展,其发展构型每隔几年都会有所变化或调整。
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去年,国内首件重型运载火箭9.5米直径箱底圆环已经完成焊接。
今年,龙乐豪院士直接给出了两个版本的长征九号,一个是“22版三子级串联构型”的长征九号,还有一个就是旨在2035年前首飞的两级串联完全重复使用的新型重型火箭(姑且称之为“35版”)。
而在此之前还有两个版本,分别是11版三级半构型,与21版三级构型。
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11版“三级半构型”长征九号效果图
有人调侃,这也太善变了吧。
然而,事实并非如此,因为长征九号原本就不单单只是长征九号。早在5年前,航天科技一院型号总师张智就曾披露,重型运载火箭的发展分为三个阶段:
第一阶段,完成系列构型模块研制任务,实现重型运载火箭首飞;
第二阶段,进一步完善重型火箭系列化构型,投入应用发射,并利用重复使用技术降低成本;
第三阶段,用新动力、新材料,进一步提高重型火箭能力和技术水平。
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重型运载火箭大直径结构件
目前长征九号火箭计划首飞时间是2030年,两级完全重复使用版本则是2035年前。可以说,龙乐豪院士披露的几个版本完全可以对应5年前我们规划的重型火箭三阶段目标。
因此,这并不是善变,而是完全在按照自己多年前定下的基调在发展。
11版长征九号三级半构型设计:
一子级配置4台YF-130型液氧煤油发动机,四枚助推各配置2台YF-130型液氧煤油发动机,起飞级总推力5873吨;
二子级配置2台YF-90型氢氧发动机;
三子级配置4台YF-79型高空氢氧发动机;
火箭全长103米,一子级直径9.5米,二子级液氢燃料贮箱段直径9.5米,液氧贮箱段箭体直径7.5米,三子级箭体直径7.5米,最大起飞质量4137吨。
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11版“三级半构型”长征九号
近地轨道运力在140吨,地月转移轨道运力50吨,地火转移轨道运力44吨,此三项数据均为保守推算数据。
总结:11版三级半构型中规中矩,是稳扎稳打的类型。
21版长征九号三级串联构型:
一子级配置16台YF-135型360吨级液氧煤油发动机;
二子级配置4台120吨级氢氧发动机;
三子级配置1台120吨级高空氢氧发动机;
火箭全长108米,最大直径10.6米,起飞质量4122吨,起飞推力5873吨,两级串联构型近地轨道运力150吨,地月转移轨道运力53吨。
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21版“三级串联构型”长征九号‍
总结:21版三子级构型有着相较于11版构型更为出色的运力表现,一子级多发并联设计考虑到了一子级回收复用。
22版长征九号三级串联构型:
一子级配置26台200吨级液氧甲烷发动机;
二子级配置4台120吨级氢氧发动机;
三子级配置1台120吨级高空氢氧发动机;
火箭全长110米,最大直径10.6米,起飞质量4122吨,起飞推力5200吨。近地轨道运力150吨,地月转移轨道运力50吨。
总结:22版长征九号相较于21版显著不同之处在于一子级换装液氧甲烷动力,相较于液氧煤油动力有着更为出色的重复使用优势,不过该构型仍主要着眼于起飞级重复使用。
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液氧甲烷发动机相较于液氧煤油发动机无结焦、积碳少。图为500吨级液氧煤油发动机。
35版长征九号采用两级串联构型:
该构型火箭分为5米直径与10米直径两个系列,近地轨道运力覆盖5至150吨,太阳同步轨道运力覆盖4至14吨,地球同步转移轨道运力覆盖7至65吨,地月转移轨道运力50吨。
35版构型符合长征九号第三阶段发展目标,全面更新为适用于重复使用任务的液氧甲烷动力,属于两级完全重复使用的运载火箭,重复使用次数预计可达50至100次,可称其为“中国版星舰”。
“三十年陆军、五十年空军、百年海军”,军迷圈里的这句名言如果套用在航天领域,那就是“百年航天”。
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发射阿波罗17号登月飞船的土星五号重型火箭
发展从来不是一蹴而就,半个世纪前当大洋彼岸使用土星五号重型运载火箭发射近50吨级阿波罗载人登月飞船之时,我们连重量不足1吨的近地轨道卫星还没有发射。半个世纪之后,我们如今已经可以稳稳坐上世界航天的第二把交椅,发展速度之快已可称“奇迹”。
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发射天问一号火星探测器的长征五号遥四火箭‍
目前应用于多个长征九号版本的动力产品均已上马研制:
YF-130型500吨级高压补燃液氧煤油发动机已经实现燃气发生器-涡轮泵联试、高压燃料摇摆装置摇摆试验、全工况半系统试车、首台整机装配,正在进行首次整机试车前准备工作;
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全球双喷管构型最大推力500吨级液氧煤油发动机即将整机试车
YF-90型220吨级补燃循环氢氧发动机已经完成首台工程样机总装,并已经实现半系统试车;
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220吨级氢氧发动机半系统试车
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220吨级氢氧发动机完成整机装配
YF-79型25吨级膨胀循环氢氧发动机首台推力室挤压试验也已经取得圆满成功;
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25吨级高空氢氧发动机推力室挤压试验
可应用于35版中国星舰的200吨级液氧甲烷发动机也已经开始研制工作。
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两年多前,长征四号乙火箭测试可用于火箭垂直回收复用的栅格翼。
可服务载人登月任务的新一代载人运载火箭将于2026年前后具备载人飞行能力,同时其70吨级近地轨道运力,以及一子级重复使用能力将有效满足2035年前各项航天任务需求,因此长征九号选型工作还可继续深化。
航天发展虽然不是一蹴而就,但是对于我们而言,当能力显著提升之时,也可根据实际情况作出适当的跨越式发展安排,就如同海洋领域福建舰之于辽宁舰的跨越式发展逻辑一样


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