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中国的重型运载火箭目前究竟发展到什么地步了?

提问时间:2023-07-05 11:30关键词:中国,火箭

问题补充: 有听说中国之前的大型运载火箭都是多个小发动机堆砌的,主要想了解一下目前我国有没有更先进的单个推力很大的火箭发动机研究?毕竟发动机数量多了故障也就大了。

点赞1、陇南市 网友:一人如墨

我国重型运载火箭的扛鼎之作当属长征九号(CZ-9),根据公开报道在今年3月24日,中国航天科技集团有限公司六院负责研制的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器-涡桨泵联动试验取得成功,这也标志着我国500吨级重型运载火箭发动机的关键技术攻关和方案深化论证达到预期目标,这为我们日后的人类登月活动奠定了坚实基础。联合报更是报道,这款500吨级火箭发动机1秒可以烧掉1.6吨燃料!

长征九号主要负责我国载人登月活动、火星科考取样返回、太阳系外圈行星探测等多种大运载高难度任务。长征九号芯级箭体直径约9,5米,其中近地轨道运载能力在50吨~140吨,奔月转移轨道运载能力在15吨至50吨,奔火星转移轨道运载能力在12吨至44吨。长征九号的近地轨道运载能力高至140吨,而月球转移轨道运载能力更是可以达到50吨,这个性能基本和美国土星五号登月火箭相似。

长征三号总设计更是畅想,长征九号火箭高约110米,起飞推力能达到3千吨级,足以将120吨的航天器送入太空。而长征九号的燃气发生器-涡轮泵联动试验取得成功标志完成新的节点。其不但验证了发生器-涡轮泵组件的可行性,还实现了启动、初级、主级到关机的平稳过渡。

液体火箭发动机主要包含推力室、燃气发生器、涡轮泵、自动器和控制系统等。其中涡轮泵是火箭发动机的核心部件,它需要在1秒钟完成1.6吨推进剂的高压输送。由于其结构复杂、工作环境极其恶劣,因此涡轮泵的设计也是发动机研制的关键要素。

点赞2、茂名市 网友:ポ偶ペ

首先要明白采用多个小型火箭发动机和单个大型火箭发动机的优劣,小型火箭发动机虽然推力小等,但是胜在技术简单、成本低,所以很多火箭都采用多台小型火箭并联的方式来提高火箭的发射质量。像美国的SpaceX的猎鹰重型火箭的一级采用了多达27台火箭发动机,这27台发动机单台的推力不到100吨,火箭一级却可以产生超过2200多吨的推力,虽然这种方式是可以实现发展大型火箭的夙愿,但是其缺点也是很明显的,比如可靠性不高是最大的缺点,由于采用了数量更多的火箭发动机,所以其可靠性很难和大推力的火箭发动机相比,还有就是发射效率不高,评价一枚火箭的先进与否,最重要的就是火箭的发射载重比,所以火箭箭体质量越轻,发射同样的航天器就越节省燃料,火箭的性能就越先进,放在商业航天市场竞争力就越大。

比如猎鹰重型火箭虽然推力超过2200吨,Leo轨道的运载力超过了60吨,但是其并不能作为登月火箭使用,原因就是运载力太低的缘故。要想提高运载力就得提高火箭的发射质量和火箭的推力才行,但是猎鹰重型火箭其一级火箭并联了27台发动机,再不能通过简单的增加火箭发动机数量的方式来提高火箭的发射质量和推力了。所以要想发展发射质量更大的重型火箭就必须有超大推力的火箭发动机才行。比如像美国阿波罗登月计划时研制的土星五号重型火箭采用的F-1液氧煤油发动机,单台推力达到了680吨,所以土星五号只需要5台F1火箭发动机就可以达到3000吨的起飞推力;再一个像前苏联研制的人类历史上推力最大的RD-170火箭发动机的最大海平面推力更是超过了800吨,所以我国要想发展自己的登月计划就必须研制属于自己的超大推力火箭发动机。

这就是我国正在为长征九号登月/火星活动而研制的500吨级液氧煤油火箭发动机,目前这款发动机已经完成了涡轮泵运转试验,预计今年年底前就会进行整机试验。涡轮泵是是用于火箭发动机燃料输送控制的,涡轮泵的性能也直接决定了火箭发动机的性能高低,这款超大推力的火箭发动机采用了主流的高压补燃、分级燃烧、泵后摇摆等多项先进技术。相比目前现役火箭发动机中推力最大的俄罗斯的RD180火箭发动机(基于RD170来的马甲版)推力更大。

而且我国也正在为长征九号火箭研制推力更大的氢氧火箭发动机,长征九号的二级火箭会采用一台最大推力超过200吨的氢氧火箭发动机,虽然目前这款发动机的研制进度如何不得而知,但是不管是即将面世的500吨的重型火箭发动机还是快要面世的200吨级氢氧火箭发动机的面世,都代表了我国在超大推力液体火箭发动机技术上的巨大进步。想一想目前我国最先进的长征五/六/七号的火箭一级采用的还是最大推力只有120吨的YF-100液氧煤油发动机,而500吨级的火箭发动机绝不是简单的放大就可以做到的,所以我国即将面世的500吨级火箭发动机面世后,我国的登月计划将不会因为火箭发动机问题而延缓进度。

不过前段时间的新闻很多人都看了吧,就是关于担任我国500吨级火箭发动机和其他新型火箭发动机研发的张小平离职的新闻很多人都感到很惋惜,而且从后续的新闻消息来说,的确是影响到500吨级火箭发动机的研发进度了。所以原计划今年进行整机试验的计划应该会推迟吧。

点赞3、北海市 网友:亡心忘

个别突破,整体小步快跑前进。这可以说是我们重型运载火箭当前研究现状。

一是目标任务。最大LEO运载从140吨变成了180吨,芯级直径为9.5米,助推直径为5米、两台双室煤油机,整箭高度为103米,最大直径十米。

发动机为480吨的煤油机YF130和220吨的补燃氢氧机YF90。运载能力接近美国土星五号。承载中国载人登月、深空探测、重型空间目标发射等等任务。

二是关键技术。长征九号 2016年立项,先后开展先期关键技术攻关、方案深化论证阶段等。

正在开展总体方案深化论证和以“重型运载火箭总体技术”“大推力液氧煤油发动机技术”“大推力液氢液氧发动机技术”和“大直径箭体结构设计、制造及试验技术”为代表的12项重大关键技术攻关,预计2028年首飞。

三是主要重型火箭。以支持载人登月、深空探测等大型任务活动的重型运载火箭深受各国高度重视。

上世纪六十年代美国的“土星五号”火箭:高度363.0英尺(111米),直径33.0英尺(10米),质量6,699,000磅(3,038,615千克),有效载荷-近地轨道262,000磅(118,841千克),地球同步轨道48.6吨,月球轨道45吨。多次成功完成载人登月,如今技术封存。

苏联研制的“能源号”超重型运载火箭,近地轨道运输能力105吨,地球同步轨道20吨。

美国的“德尔塔-4”重型运载火箭,高72米,直径5米,总重733吨,近地轨道有效载荷28.7吨左右,地球同步轨道14.2吨左右。

前苏联设计的N-1火箭,历次试验均失败,未投入使用。设计高度105米,最下部直径10米,起飞重量2735吨,近地轨道95吨。

中国长征五号运载火箭,载荷能力与美国德尔塔-4重型运载火箭及欧洲空间局阿丽亚娜-5型运载火箭同级。火箭高57米,直径5米,起飞重量约870吨,近地轨道有效载荷25吨左右,地球同步轨道14吨左右。

欧洲航天局及法国国家太空研究中心的阿丽亚娜-5运载火箭。高度52米,直径5.4米,起飞重量约777吨,近地轨道有效载荷21吨左右,地球同步轨道10.7吨左右。

火箭对比

四是在研主要重型运载火箭。研制具备低轨运载能力50吨以上的火箭是开展载人深空探索的前提。国外主要有重返月球计划的“太空发射系统”(SLS),太空探索技术(SpaceX)公司“星船”计划的“大猎鹰火箭”(BFR)等。

猎鹰重型可重复使用运载火箭,高70米,直径3.66米,总重1420吨,近地轨道有效载荷63.8吨,地球同步轨道26.7吨,火星轨道16.8吨,冥王星轨道3.5吨。

美国SLS系统!近地轨道运货运载能力130吨,载人版本则为70吨,研制目标是为了人类登陆火星。

俄将研制“叶尼塞”超重型运载火箭。“叶尼塞”火箭的推力将达到“联盟-2”火箭的15倍,预计将于2028年试射。“叶尼塞”火箭将用于登月计划以及向空间站运送航天员等,能够将27吨物资运往月球轨道。

点赞4、珠海市 网友:▍配桷

众所周知,中国近些年呈现出全方位的迅猛发展趋势。这种状况用厚积薄发来形容是最为贴切的,同时在百花齐放的良好趋势下,中国航天科技所取得一项项成就,依旧是其中不可忽视的亮点。而今,在两会现场,由中国航天科技集团有限公司传来喜讯。中国重型运载火箭关键技术获突破性进展,预计会在2030年首飞。另一方面,该集团还宣称就在3月份,中国长征系列运载火箭将迎来第300次发射。好消息一个接一个,相信大家和我一样激动到不行。要知道,在2018年中国就以37次的超高发射总数,稳居世界第一。而后,早早就有消息传来,2019年中国航天发展依旧迅猛,长征火箭将实施至少30次的发任务。虽然,这个消息几乎可以肯定是真的。但是由两会现场真正落实消息后,大家才算毫无负担为祖国强大兴奋不已。具体情况究竟如何?小伙伴们不妨一起来了解一下!

中国近些年在航空航天上的成就,是全球各国有目共睹的。可以拿一个直观数据来看,在长征系列火箭中。我们用时37年,完成了从首次成功发射到第100次发射的目标。之后,又用7年时间,完成了从第100次发射到第200次发射的任务。现在,更是只用4年时间,就将要完成从第200次发射到第300次发射任务。这么直观一看,中国在航天基本上秉持着,发展越来越快越来越好的良好趋势。另外,也是我国航天工程的关键人物李洪副总经理,正面透露出将会在2019年3月,长征火箭将迎来第300次发射任务。而且,他该对我国目前正在计划的长征系列还做了其他的介绍。

比如说长征五号遥三火箭早已蓄势待发,就差最后协调阶段,预估会在今年下半年进行发射高轨大吨位通信卫星的任务。同时我国的新一代中型火箭的研制工作,都在顺利进行中。而且,其中最为关键的消息就是中国重型运载火箭关键技术取得了大突破,在2018年时,由于我国科研人员的潜心研制,得以完成多次发动机部组件级热试验等多个重大突破,如此一来关键技术得以攻关。在打下坚实基础的情况下,如今几乎可以确定重型火箭有望2030年首飞。对此,小伙伴你们都还知道关于我国未来航天工程的那些计划,欢迎在评论区留言分享!

点赞5、铜川市 网友:邪虎灵

下一个十年已开始,瞄准点在2030,早日实现载人登月,一圆千古梦想,选定的正是在胖5基础上的921载人火箭。难以做到一次性发射,嫦5用成功实践已为载人登月验证技术可行性。奔月运载能力达到了25吨,以多次发射来实现,先发射轨道舱和返回舱接合体到环月轨道上,货物发射一次,载人飞船和登月舱接合体再发射一次,总共3次即可办到。

火箭为何称为921,缘自1992年9月21日成立的载人航天办公室,说明早就开始了规划,到今天才显山露水,说明了载人火箭的成熟。由于大量使用了现有技术,早日研制成功,载人登月之事有望更快实现。不必等到2030,也许那时长征9号就要问世了。

网友热烈地讨论自己的重型火箭,因为美国的SIS就要在今年展开实验,能力与长征九号倒差不差。长征9号的参数,近地140吨,地球同步转移66吨,月球转移50吨,火星转移37吨,有些指标要比SIS高一点。

重点在发动机,500吨的液燃和200吨级的氢氧,还没有取得关键技术突破的消息。

业界不是有那么一句行话吗?火箭推力有多大,人类航天就能走多远,美国载人登月靠的土星五,推力至今无人逾之。然而热衷于比拼和PK的请注意,航天的未来不在你追我赶,在于不间歇和可持续,唯其如此方能走得更坚实。

过去国际上的航天岁月使人不胜唏嘘,在令人叹为观止的同时,也留下了一大堆的原应叹息,“高处不胜寒”,强拉硬弓到头来只能搬石头自砸脚面。

我们从不为此,根据国力量力而行,经过一步步脚踏实地而有了今天。今天成就斐然,发射能力越来越高,进入了一流的行列,在坦然间收割着属于自己的一份自豪。光荣在朝夕日积月累之功,梦想靠创新来实现,如此坚劲,无往不胜,加油!

点赞6、广水市 网友:热情有限

按照国际公认的标准:只有近地轨道运载能力超过50 吨,的运载火箭才属于重型运载火箭。

而目前我国运载能力最强的也就是长征五号运载火箭,其近地轨道运载能力为25吨,地球同步转移轨道运载能力为14吨,地火转移轨道运载能力为6吨。

根据长征五号运载火箭的近地轨道运载能力可知:从国际标准来看,其还不属于重型运载火箭。

而现役的重型运载火箭,也就只有SpeaceX的重型猎鹰这一型而已,其近地轨道运载能力为64吨。

之所以,很多国家不再研究重型运载火箭。

其一:就是短时间内没有载人登月,发射空间站的计划。

顶多也就是发射一些侦查卫星,气象卫星,发射这些卫星的话,根本就用不到运载能力那么强大的运载火箭。其二:就是没有研究大推力火箭发动机的技术实力。

毕竟运载火箭的运载能力与所用的火箭发动机的推力有很大的关系。

这就是常说的“只要发动机的推力大,板砖也可以上天”。

我国目前推力最大的液体燃料火箭发动机就是YF-100K,其推力达到了125吨;固体燃料火箭发动机的推力达到了500吨。

而在研究中的液氧煤油火箭发动机有YF-130,其推力达到了480吨。液氢液氧火箭发动机有YF-90,其推力达到了220吨。

我国重型运载火箭

我国有两个重型运载火箭研发计划,分别是主要用于载人登月的921号,和载人登火,发射大型空间站的长征9号。

这两个才是真正的重型运载火箭,且近地轨道运载能力都超过了50吨。

921号重型运载火箭的最大起飞重量为2211吨,最大起飞推力为2680吨,起飞推重比为1.21。

其近地轨道运载能力为70吨,地球同步转移轨道运载能力为32吨,地月转移轨道运载能力为25吨。

长征9号重型运载火箭的最大起飞重量为4137吨,最大起飞推力为5873吨,起飞推重比为1.42。

其近地轨道运载能力在140吨左右,地月转移轨道运载能力大于50吨,地火转移轨道运载能力为44吨。

从921号运载火箭和长征9号运载火箭的运载能力可知,其真正的属于重型运载火箭。

921号重型运载火箭的进度

921号重型运载火箭使用的主要是YF-100K液氧煤油火箭发动机,YF-75D液氢液氧火箭发动机。

目前来看,YF-100K液氧煤油火箭发动机与2017年5月27日首次试车成功,在2019年初就已经完成了300秒的长程试车工作。

同年的12月也完成了运载火箭发射过程中所需的500秒长程泵后摆热试车试验。

而且已经被用于长征8号运载火箭的芯一级。

也就是说,YF-100K液氧煤油火箭发动机已经达到了装箭使用的地步。

YF-75D液氢液氧火箭发动机,早就在长征五号运载火箭上使用了,是可以直接用的。

由此可见,921型重型运载火箭所需要的火箭发动机都已经就位了。

只需要研制出舰体,在经过首飞之后就可以进行载人登月了。

既然预计在2026年实现载人登月,也就是在2026年之前。载人登月飞船,921重型运载火箭的可靠性都要达到较高的水平。

毕竟载人登月的安全性还是极为重要的。

事实上,921号重型运载火箭也就是长征五号运载火箭的载人登月版本。

长征9号重型运载火箭的进度

长征9号重型运载火箭使用的主要是YF-130液氧煤油火箭发动机,YF-90液氢液氧火箭发动机,YF-79液氢液氧火箭发动机。

目前来看,YF-130型480吨液氧煤油火箭发动机,YF-90型220吨液氢液氧火箭发动机,已经完成了发动机的整机装配。

YF-130发动机也已经实现全工况半系统试车,用于整机试车的大规模试车台项目也建成了。

在研究长征9号重型运载火箭时,相继突破了以下相关部件,技术,试验平台。

比如说:YF-130型大推力液氧煤油火箭发动机,YF-90型大推力液氧液氢火箭发动机,YF-79膨胀循环液氢液氧火箭发动机,大功率伺服机构。

增压输送及大口径管路阀门技术,大型结构连接分离技术,大直径箭体设计制造技术。

重型运载火箭大型地面试验平台,重型运载火箭发射地面支持试验平台。

与长征9号重型运载火箭有关的我,不仅仅只是大推力火箭发动机而已。

还有大直径的箭体制造技术。

由于长征9号重型运载火箭箭体的最大直径为10米,而如今长征五号运载火箭的箭体直径仅为5米。

要研制出10米级别的箭体,难度还是相当大的,是需要时间来慢慢积累突破的。

目前来看,已经制造出来的部件有:世界上最大的火箭整流罩分离气囊,直径达到9.5米级别的燃料贮存箱瓜瓣,10米级别的铝合金环件,可应用于液氧环境的大容量低温钛合金气瓶等等。

由此可见,长征9号重型运载火箭的研发计划是在稳步推进中的,是可以在2028年实现首飞的。

但是,最新的长征9号运载火箭的芯一级发动机,又进行了调整。

2011年的版本芯一级选择的是并联4台YF-130液氧煤油火箭发动机。

2021年的版本芯一级又选择了并联16台YF-135液氧煤油火箭发动机。

2022年的版本芯一级再次选择了并联26台液氧甲烷火箭发动机。

事实上,从芯一级火箭发动机的选择上,可以看得出来。长征9号重型运载火箭比较注重重复使用,毕竟像SpeaceX的猎鹰9号运载火箭就可以实现多次回收。

这样一来,就极大地减小了使用成本,提高了经济性。

只不过,目前我国推力最大的液氧甲烷火箭发动机就是“天鹊-12”,该发动机的海平面推力约为67吨,真空推力约为80吨。

距离200吨的推力还有一段路程要走,既然最新版本的长征9号重型运载火箭的芯一级,选择了并联26台液氧甲烷火箭发动机。

那么针对液氧甲烷火箭发动机是肯定会进行研究的,应该是不会影响长征9号重型运载火箭在2028年首飞的。

点赞7、海东市 网友:y抹霸气

中国目前的大中型火箭有长征五号和长征七号,虽然这两款火箭几经基本能够满足中国短期航天发射任务,但是我们要知道长征五号和长征七号的研发是中国航天解决燃眉之急的项目,在较长一段时间内,中通几乎所有的卫星发射依赖于长征二号,伴随这中国航天探索的步伐,长征二号的运载能力已经不能满足需求了。长征七号五号也只能说是以前旧火箭的短期替代品,保障了中国未来5-10年空间站建设、载人航天、月球探测的基本需要。

就拿长征五号来说,长征五号可搭载两种专门为其设计的火箭发动机,分别为推力为120吨的YF-100液氧煤油发动机和推力为50吨的YF-77氢氧发动机。整个火箭一共需要十台发动机,我们知道火箭成功概率是有每一个系统成功概率相成得来的,火箭动力系统则有每一台发动机成功概率得来的,一台发动机出现故障,等于整个发射任务的失败,因此中国下一代大型火箭技术突破主要还是来源于发动机单台大推力的实现。虽然目前speace X的重型猎鹰是运载能力最大的火箭,但他由27台发动机提供动力,第一次发射的成功率仅为50%,这对于我国是绝对不可能接受的!

重型运载火箭的研发关系到我国载人登月,火星探测以及深空探测的需要,虽然我国与美国在火箭领域的差距不是一到两年能够追赶到的,但是长征九号的研发势在必得,没有重型火箭中国与美国航天领域的差距将会进一步拉大!

点赞8、新泰市 网友:风中强吻

中国重型运载火箭长征九号___500吨级液氧煤油发动机,燃气发生器-涡桨泵联动试验在今年3月24日取得成功,标志着500吨级重型运载火箭发动机的关键技术达到预期,预计重型运载火箭整机将会在今年底研发成功并点火试运行。

(火箭发射)

长征九号重型运载火箭

(火箭发射)

据央视2月24日消息,国家已经确定将研制重型运载火箭长征九号,它最主要的目的就是为下一步载人登月和载人登火作动力”。新立项的长征九号最大起飞重量为4137吨、最大推力达到5873吨左右、近地轨道运载能力超过140吨、地月转移轨道运载能力则超过了50吨。火箭高约110米、直径约为10米。预计研发A、B、C三种结构的发动机,目前这些发动机的研发十分顺利,距离实用已经不远了。

我国长征九号的各项性能数据不仅超过了美国登录月球用的“土星五号”,并且还超过了美国正在研制的、准备2028年首飞的、4000吨级SLS Block2重型运载火箭。我国长征九号重型运载火箭一旦研制成功,将成为全球有史以来运载力最大的运载火箭。

长征九号重型运载火箭关键性技术获得成功

3月5日,采用全数字化设计与管理,世界上推力最大的双管推力室发动机,由中国航天科技集团研制的500吨级液氧煤油火箭发动机试车取得圆满成功,发动机综合性能指标达到世界先进水平。为中国载人登月、载人登火星提供了动力保障。


目前世界各国都在如火如荼的准备占领太空制高点,不计成本的投入大量人力物力,抢占太空资源。500吨级液氧煤油发动机燃气发生器-涡桨泵联动试验成功,取得了重型运载火箭关键性技术,使得我国的重型运载火箭可以在今年底研发成功,到时只需串联起多台这种发动机,就可以获得到达月球的大型运载火箭,为载人登月提供动力。长征九号重型火箭成为我国航天进入下一阶段的关键,这次试验成功的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器-涡桨泵联动,使得我国的载人登月,载人登火星有了动力保障。

点赞9、百色市 网友:故人未挽

中国人登上月球,对中国将是里程碑的意义!

点赞10、宁波市 网友:阮轻微

中国发展现有100吨的推力火箭,还需研究大推力火箭,中国的发展在航天,有了太空制先性,将是中国强大最好的方舟。用制控想作中国一切下愿望,那才是科技顶峰,

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