美国自己能生产一流航天发动机,为什么还要买俄罗斯的?

2022-08-14
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俄罗斯的RD180发动机,一台1000万美元,美国抢着买,一买就买了上百台!是美国没有自己的火箭发动机技术吗?

这么说也不对。

因为美国的火箭型号众多,洲际导弹型号也不少,造火箭发动机,也是小菜一碟儿的事情。

航天飞机发射那么,美国为什么还要掏出大量的真金白银,去购买俄罗斯的RD180发动机呢?

主要是三个原因。

第一,俄罗斯的这款RD180发动机,性能实在太出色,已经达到了技术的极致。

该发动机创造了一个记录,发射成功率百分之百,在全世界也是响当当的名号。

上世纪90年代,美俄关系挺好,1996年,时任美国总统克林顿和俄罗斯总统叶利钦会面,共同敲定了俄罗斯向美国出口火箭发动机的方案,准备用于美国的宇宙神3火箭和后续火箭型号。

此后,俄罗斯的RD170,RD180,RD181火箭发动机,就开始源源不断向美国出口,直到最近乌克兰开打,美国为了制裁,才停止了进口。

二十多年间,总计买走了数百台俄罗斯火箭发动机。

其实美国如果用心做,也不是做不出来RD180这样水平的火箭发动机,只是需要投入很多金钱和时间,金钱可能要数十亿,时间可能要十几年。

既然有现成的,为什么不买?

有人可能要问,火箭发动机,就这么难造吗?

说简单也简单,火箭炮的炮弹用的火箭发动机,直接是固体燃料+喷口,找个小工厂,也能仿出来。

说难,还真的挺难,造一款能发射卫星的大型液体燃料火箭发动机,最难的是部分是涡轮泵。

涡轮泵是火箭发动机的心脏部件,能造好涡轮泵,火箭发动机才能造好。

找了个图,大家看一下。

液体火箭涡轮泵示意图液体火箭发动机工作的时候,燃烧室内产生上百个气压的高压气体,那么,燃料自己是流不到燃烧室的,涡轮泵就要产生足够大的压力,把燃料和氧化剂泵进燃烧室。

这是难点之一。

光泵进去,还不行。

大型火箭用的火箭发动机,个头也很大。

以RD180发动机为例,其宽度为3.15米,高度为3.56米。

尾喷管里面可以轻松容纳一个成年男子站立。

RD180火箭发动机而火箭发动机,在工作的时候,短短几分钟时间,就要从地面蹿到太空,涡轮泵还要负责把数百吨的燃料和氧化剂泵进燃烧室。

平均每秒泵出的燃料和氧化剂,数量都超过一吨了。

可见,火箭涡轮泵,还需要动力非常强劲。

比如当年美国的土星5火箭用的F1发动机的涡轮泵,功率高达5.5万马力,足够驱动一艘轻型航母了。

F1火箭发动机俄罗斯的RD170火箭发动机的涡轮泵,功率更是高达25万马力,足够驱动一艘十万吨级航母。

要保证这个涡轮泵,在如此极端的环境压力下,运行平稳,乖乖的把燃料和氧化剂泵出来,太难了。

所以,一款火箭发动机,往往要经过大量的地面试车,反复调试,才能把涡轮泵给玩明白。

而要地面试车,那就要修建专用的地面试车台,这又是一个巨型建筑,硕大的钢筋水泥结构,把火箭发动机固定在里面,同时还要修建容量达到数百吨的燃料和氧化剂存储设施。

然后就是不断地点火测试。

仅仅RD180发动机,在研制过程中就进行了20000秒以上的地面试验。

大家可以想一下,光燃料费需要多少金钱?

在苏联时期,发展军工项目不计代价,以超级大国的实力来用心打造,才诞生了RD170这样的经典发动机。

RD180其实是RD170的精简版本。

左RD180,右RD170既然俄罗斯的火箭发动机技术如此好,那么直接拿来,何乐而不为?

第二,美国的研发成本,生产成本高昂。

研发一款火箭发动机的资金,美国缺吗?

研发一款火箭发动机的人才,美国缺吗?

都不缺。

事实上,美国在60年代,就实现了登月壮举,土星5火箭更是人类迄今为止发射的最大火箭。

但是,美国搞的项目,都挺贵,特花钱。

至于原因,你懂的。

比如,美国空军给KC10飞机上采购的咖啡壶,一个就要1280美元。

所以,美国在搞宇宙神火箭3的时候,如果开发相应的火箭发动机,就要花出一大笔钱,用于新型火箭发动机的研制和生产。

而这款火箭,是用来发射商业卫星的,需要成本低廉。

宇宙神 火箭如果美国再从头开始走一遍这个研制之路,做一款类似的发动机,那么需要投入的是时间,金钱,和等待。

再算一笔经济账,买一台RD180,1000万美元。

自己研发制造,可能算下来平均3000万美元都不止。

比如,美国搞的B2隐身轰炸机,研发费用加上生产费用,算下来平均22亿美元一架,贵到美军自己也用不起的地步。

所以我们看美国做的选择题,选择购买方案,是很明智的。

第三,大国权谋的因素。

苏联解体之后,俄罗斯继承了苏联大部分的家当。

而且,放弃了和美国为敌,搞冷战的政策。

当时俄罗斯的叶利钦,是亲西方的。

他的目标,就是以美国为蓝本,对俄罗斯进行改革。

而美国冷战之后玩的几样高科技,也就是民航机,芯片,互联网和几样了。

所以,苏联时代建立的自己的民航机工业陷入衰退,大批的波音和空客飞机,进入了俄罗斯的航空公司。

这都是俄罗斯需要花费硬通货才能换来的啊。

那么俄罗斯说,你们也买点我们高科技的东西吧。

可是,买啥呢?

伏尔加汽车?

拉达汽车?

太旧了。

战斗机?

第一俄罗斯不卖,第二美国也有,质量更好。

于是,选来选去,RD170,RD180成为美国中意的俄罗斯商品,物美价廉,美国说,那我也买点呗!其实小算盘划得很精明。

美国卖一架波音飞机,就要1亿美元,而俄罗斯卖10个发动机,才能相抵。

这么多年,美国卖了几百架飞机,而俄罗斯卖了几百个发动机,谁赚得多?

但是,向美国出口火箭发动机这个事情,最起码安抚了俄罗斯国内一部分人,让他们有了一定的自豪感。

而出口火箭发动机,也成为俄罗斯向美国少有的输出技术产品的代表性例子。

写在最后,最近由于俄乌之战的影响,美国宣布不买俄罗斯的火箭发动机了。

那么,这一事件对于美国的航天事业,有多大的影响?

可以说,影响非常小。

因为美国除了利用俄系发动机的宇宙神3,宇宙神5火箭之外,还有其他的很多火箭型号,比如德尔塔火箭系列,大力神火箭系列,更别说还有马斯克的猎鹰火箭。

猎鹰火箭更何况,美国还有当年航天飞机的火箭发动机技术,这些都是成熟技术,拿出来就能用。

组合一下,又能出几款新火箭。

所以说,买与不买,都是俄美之间的关系决定的。

说不定过些年,两国又会延续火箭发动机的商业合同呢。

好了,就写到这里吧。

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小草

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