长征九号相比土星5号有什么技术上的优势?

2022-11-20
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首先要告诉大家的是:除了长征九号重型运载火箭的使用的YF-130型液氧煤油火箭发动机,YF-79液氢液氧火箭发动机的推力,赶不上土星五号所用的F-1液氧煤油火箭发动机和J-2液氢液氧火箭发动机的推力外,其他的技术都要比土星五号强不少,这也就是所谓的后发优势。

毕竟土星五号重型运载火箭是50多年前的产物,整体技术状态过时也无可厚非,总不能指望它到现在在各方面还保持领先吧。

尽管土星五号重型运载火箭已经退役了近60年,但是其强悍的推力依然是服役过运载火箭的天花板,至今无火箭能敌。

就像土星五号重型运载火箭的芯一级使用的F-1液氧煤油火箭发动机,迄今为止,依旧是全球推力最强的单燃烧室单喷嘴火箭发动机,即便是前苏联的RD-171也无法比拟,因为RD-171MV是双燃烧室四喷嘴的火箭发动机。

长征九号重型运载火箭毕竟长征九号还没有首飞,其具体的构型和设计还是处在变化之中,到目前为止已经出现四种方案。

第一种是在2011年出现的,这时的长征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。

单就起飞推力而言,就已经超越了美国的土星五号,前苏联的N-1,一举问鼎重型运载火箭推力之桂冠。

芯一级采用了4台推力480吨的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。

芯二级安装了2台推力为220吨的YF-90型液氢液氧发动机,推力达到了440吨。

芯三级采用了4台推力为25吨的YF-79型液氢液氧发动机,推力达到了100吨。

采用以上火箭发动机的长征9号重型运载火箭的近地轨道运载能力为140吨,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。

第二种这个版本是在2021年出现的,此时的芯一级和助推器发动机由12台YF-130,改为了16台推力为360吨的YF-135液氧煤油火箭发动机,起飞推力为5760吨芯二级安装了4台推力为120吨的液氢液氧发动机,推力达到了480吨。

芯三级采用了1台推力为120吨的液氢液氧发动机,推力达到了120吨。

这样的组合它的近地轨道运载能力增加到150吨,地月转移轨道运载能力增加到53吨,地火转移轨道运载能力在45到50吨之间。

第三种这个版本的长征九号是在2022年出现的,相比于2021年的版本,基本构型和运载能力保持不变,只不过在芯一级的发动机上作出了调整。

芯一级并联了26台推力为200吨的液氧甲烷火箭发动机,起飞推力达到了5200吨。

芯二级安装了4台推力为120吨的液氢液氧火箭发动机,推力仍是480吨。

芯三级使用了1台推力为120吨的液氢液氧火箭发动机,推力维持在120吨。

第四种也就是最近出现的版本,相比于2022年第一次出现的版本,该版本也是调整了芯一级的发动机。

芯一级并联了24台推力为240吨的液氧煤油火箭发动机,起飞推力达到了5760吨。

芯二级安装了4台推力为120吨的液氢液氧火箭发动机,推力仍是480吨。

芯三级使用了1台推力为120吨的液氢液氧火箭发动机,推力维持在120吨。

综合以上四种版本的长征九号运载火箭,芯二级和芯三级都选择了液氢液氧火箭发动机,了。

只不过,除了2011般版得长征九号使用的是YF-90和YF-79液氢液氧火箭发动机确定品名之外,其他三个版本使用的推力为120吨的液氢液氧火箭发动机的型号还未可知,或许在研制中,亦可能准备研制。

土星五号重型运载火箭该火箭的芯一级由五台推力为680吨的F-1液氧煤油发动机构成,外围四台,中间一台,起飞总推力为3400吨。

芯二级由五台推力为90吨的J-2液氢液氧火箭发动机构成,总推力为450吨。

芯三级只有一台推力为90吨的J-2液氢液氧火箭发动机,比冲421秒。

通过对比可见,长征九号用的YF-90液氢液氧火箭发动机其推力达到了220吨,比冲为454秒,使用了高压补燃循环技术,室压为18.3Mpa。

从推力到比冲都要比土星五号使用的J-2液氢液氧火箭发动机强不少,单就氢氧发动机这一块,长征九号就超越了土星五号。

不过,土星五号重型运载火箭的芯三级依然采用了推力是90吨的J-2液氢液氧火箭发动机,而长征九号选用了推力仅有25吨的YF-79液氢液氧火箭发动机,这点还是略有不如的。

只不过在液氧煤油火箭发动机技术上,长征九号重型运载火箭还是无法与土星五号相比。

即便用上推力为480吨的YF-130型液氧煤油火箭发动机,那距离推力为680吨的F-1型液氧煤油火箭发动机还有很大的差距,当然了这只是在推力层面上的。

F-1使用了燃气发生器循环方式,而YF-130选择了高压补燃循环,从燃料的利用率上,自然是高压补燃循环更为完全了,毕竟高压补燃循环可以使全部推进剂的化学能得到充分释放,提高发动机的性能。

在循环方式上,那就是长征九号所用的YF-130液氧煤油火箭发动机更为领先了。

另外,F-1液氧煤油火箭发动机的比冲只有200多秒,还不如长征五号所用的YF-100型液氧煤油火箭发动机,而YF-130液氧煤油火箭发动机的比冲要比YF-100提高了3%,接近了400秒。

除了火箭发动机之外,长征九号重型运载火箭的材料技术,控制系统,元器件性能等也是要比土星五号更好的。

综上所述,除了芯一级,芯三级火箭发动机的推力之外,长征九号重型运载火箭所用的其他技术都要领先于土星五号。

还是那句话,土星五号是几十年前的火箭,即便美国技术再先进,那时候得电子技术,材料技术,计算机技术也无法与今天的我国相比,长征九号将其超越也太正常了。

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小草

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