美国在半个世纪前土星5上用的F1发动机推力虽然大,技术 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 23:08:01
美国在半个世纪前土星5上用的F1发动机推力虽然大,技术上是不是已经落伍了,我们现在是不是肯定能做出同样推力的发动机。美国在半个世纪前土星5上用的F1发动机推力虽然大,技术上是不是已经落伍了,我们现在是不是肯定能做出同样推力的发动机。
不计成本肯定能,像两弹一星那种投资强度。但是可靠性 经济性 发展的可持续性都很差。美苏当年的太空竞赛不是过家家。想想美国的前100所大学,所有国家实验室,军工企业都动员起来需要多少钱吧。和阿波罗计划比起来,曼哈顿都不行。最关键的是,整个项目的唯一目的就是上月球,就是把苏联人摔倒在月球上,对上去以后干什么根本没有规划好。导致了整个项目后续发展很成问题。

中国航天还是细水长流,尤其是载人方面。一期100亿,二期200亿。没有可以攀比,基本上都是水到渠成的事儿。登月不是上月球上转一圈。建立月球基地是必然的。这个还有众多问题需要突破。等核聚变有门了,登月就会快马加鞭了。


需要加个时间限制,如果是明年的话,中国肯定造不出来。如果50年的话只要钱给够,中国肯定能造得出来。

落伍不落伍不是问题,好用不好用(稳定性、效费比),合不合路线(比如航天飞机要搞回收,当时液体的肯定争不过固体钢壳)才是问题。现在美国人又想着把这个落伍的东西拿出来擦擦用了,不过新的推力将是900吨。希望他能成功上位。

不过就我本人的观点而言,坚决反对短时间(20年)研发这种昂贵的巨型玩具。应该把重点放在一个能承上启下的中等推力的发动机上。比如300吨或330吨通用发动机。单发3.35米(300吨)作主力打大部分卫星、双发5米(600吨)打飞船和重型通讯卫星,1绑2(1200吨)或3个5米排(1800吨)打空间站或军方的大玩艺。等这款发动机烂熟了,做个7、8米的氢氧芯绑上4个5米助推器(总3000吨),打个登月飞船不也不在话下。最大推力下的发动机数目也就和长征5最大版相同,控制系统应该没什么问题。

这样,一款中等发动机打天下,生产数量足,无论对研发成本、生产成本的摊销,本身成熟度的成长,大型任务的成本、进度控制,其意义都是不言而喻的。

需要加个时间限制,如果是明年的话,中国肯定造不出来。如果50年的话只要钱给够,中国肯定能造得出来。

落伍不落伍不是问题,好用不好用(稳定性、效费比),合不合路线(比如航天飞机要搞回收,当时液体的肯定争不过固体钢壳)才是问题。现在美国人又想着把这个落伍的东西拿出来擦擦用了,不过新的推力将是900吨。希望他能成功上位。

不过就我本人的观点而言,坚决反对短时间(20年)研发这种昂贵的巨型玩具。应该把重点放在一个能承上启下的中等推力的发动机上。比如300吨或330吨通用发动机。单发3.35米(300吨)作主力打大部分卫星、双发5米(600吨)打飞船和重型通讯卫星,1绑2(1200吨)或3个5米排(1800吨)打空间站或军方的大玩艺。等这款发动机烂熟了,做个7、8米的氢氧芯绑上4个5米助推器(总3000吨),打个登月飞船不也不在话下。最大推力下的发动机数目也就和长征5最大版相同,控制系统应该没什么问题。

这样,一款中等发动机打天下,生产数量足,无论对研发成本、生产成本的摊销,本身成熟度的成长,大型任务的成本、进度控制,其意义都是不言而喻的。
F-1那是那年头的必然选择……,除了推力,其他指标并不是非常出色。随着研究的深入,实现土星5的运力也并不是一定要用F-1这样的发动机。大推力固体助推器+氢氧燃料发动机芯级完全可以胜任。
F-1那种适合做大型助推
用在EELV这样的火箭上会比较悲剧,所以美国人买了RD-180
落伍应该是md讲给自己听的吧?~!
估计技术上在今天是落伍了,现在要是研发一款运载能力相当的火箭,起飞重量应该降低不少吧。
火箭发动机考核指标应该很多

经济性 可靠性 可改进性 等等,不仅仅是推力大这一个。

这个和汽车差不多,光有大马力是不行的,还要省油 好保养等等。
中国的火箭发动机还需努力!希望20年内能够载人登月!
开式循环的发动机,效率不高,超强推力完全是因为超大尺寸
以今天的标准衡量,技术当然落伍。不过能用五十年前的人类科技水平造出那么个大火箭,已经很了不起了。

中国未来的载人登月火箭,技术会更先进
2013-3-12 01:54 上传



http://arstechnica.com/science/2 ... r-40-years-sort-of/
落后是相对于美帝自己的RS25、RS68氢氧机而言

对其他国家来说,依然是望尘莫及的东西


落伍不落伍是相对而言的,开式循环发动机里仍然是当之无愧的王者。何况,随着箭体储箱材料技术的进步,超高干质比+开式循环发动机也是种不错的技术路线。不然,MD也不好意思把用F1复刻版的助推称之为”先进助推“~
至于是不是肯定能做出XXX东西的论调。个人一直坚持,没做出来之前都只能算是有潜在能力,做出来并用上才是王道~虽然这里面参杂很多了政治和技术路线的问题,但有的时候所谓”运气“、”时机“也是一种实力的表现。

落伍不落伍是相对而言的,开式循环发动机里仍然是当之无愧的王者。何况,随着箭体储箱材料技术的进步,超高干质比+开式循环发动机也是种不错的技术路线。不然,MD也不好意思把用F1复刻版的助推称之为”先进助推“~
至于是不是肯定能做出XXX东西的论调。个人一直坚持,没做出来之前都只能算是有潜在能力,做出来并用上才是王道~虽然这里面参杂很多了政治和技术路线的问题,但有的时候所谓”运气“、”时机“也是一种实力的表现。
docliu 发表于 2013-3-10 20:18
火箭发动机考核指标应该很多

经济性 可靠性 可改进性 等等,不仅仅是推力大这一个。
升空一次才点火二三分钟左右的发动机, 还要省油好保养????
生产技术换代使旧F-1在机械设计上过时, 过去要焊接配件, 现在可以打印, 物料及机械性能也有更新的认识, 这方面来说是过时, 可是功能却还很足够。
不管怎么说,这东西推力太大了
我记得土星V火箭的一级推力为3450吨,不得了,零头都比长二捆大。
鬼眼老三 发表于 2013-3-12 13:19
升空一次才点火二三分钟左右的发动机, 还要省油好保养????
类比!
考察汽车发动机的指标不止有马力,还有其他指标
同样,考察火箭发动机的指标也不仅仅有推力
省油还是很重要的,火箭90%的是油,第一级发动机剩油就意味着上面级可以加重很多

纸飞机 发表于 2013-3-12 21:06
省油还是很重要的,火箭90%的是油,第一级发动机剩油就意味着上面级可以加重很多


‘省油’不仅是‘很重要’的,而且是‘极重要’(之一)。它的名字叫‘比冲’,这个值每多一秒都是好的。


纸飞机 发表于 2013-3-12 21:06
省油还是很重要的,火箭90%的是油,第一级发动机剩油就意味着上面级可以加重很多


‘省油’不仅是‘很重要’的,而且是‘极重要’(之一)。它的名字叫‘比冲’,这个值每多一秒都是好的。

miaomiaomiao 发表于 2013-3-10 13:56
需要加个时间限制,如果是明年的话,中国肯定造不出来。如果50年的话只要钱给够,中国肯定能造得出来。

...
我记得,固体的唯一优势是不像液体必须单独存放,发射前才加注,因此对于核打击,仅这一条优点就足以碾压液体。但火箭不同,单独存放和发射加注准备时间长,不是致命缺点,但液体能效比高,释放同样能量所需质量更轻,这点固体没法比,何况液体可以控制推力甚至停止,火箭调整姿态时必须。所以对于火箭来说,说不上固体比液体好。至于捆绑,绑多了零件多,而且发动机之间互相震动干扰,可靠性很低的,苏联的N1就吃这个亏,每次发射都失败,只能流产。
纸飞机 发表于 2013-3-12 21:06
省油还是很重要的,火箭90%的是油,第一级发动机剩油就意味着上面级可以加重很多
那推力和比冲有什么关系,各自的含义又是什么。
纸飞机 发表于 2013-3-12 21:06
省油还是很重要的,火箭90%的是油,第一级发动机剩油就意味着上面级可以加重很多
第二级发动机高效能, 的确能使第一级和第二级的重量大大减轻, 节数高的芯级若增加重量, 以下的节级所需的推进剂的确会像滚雪球一样加大。 可是反过来看  第一级省下来的油, 和第二级及以上的一条毛的关系也没有。 第二级发动的时候第一级已经脱离了, 第二级或以上并不携带第一级的重量。

和第二级不同, 要提高第一级比冲, 九成九要增加燃室内压, 增加压力的结果, 所有管道阀门泵都要升几个档次, 研究测试及生产成本跳升几倍, 保证使用过程中不漏不爆。 另一方面, 夸张点说, 随便找个本行两三年工作经验的, 在软件中加长一点火箭长度加大推进剂量, 就能达到同样要求。
对载人登月来说,F1虽然不先进,但这样的大推力是必需的
鬼眼老三 发表于 2013-3-13 03:05
第二级发动机高效能, 的确能使第一级和第二级的重量大大减轻, 节数高的芯级若增加重量, 以下的节级所需 ...
我已经说过了,比如ATLAS-5这种
把比冲降到F-1这标准,那火箭重量会增加到接近600吨,真的要一台F-1才行了
ericcui1 发表于 2013-3-10 15:34
F-1那是那年头的必然选择……,除了推力,其他指标并不是非常出色。随着研究的深入,实现土星5的运力也并不 ...
可靠性还是很出色的
鬼眼老三 发表于 2013-3-13 03:05
第二级发动机高效能, 的确能使第一级和第二级的重量大大减轻, 节数高的芯级若增加重量, 以下的节级所需 ...

可以换个角度来计算,剩下的油自己烧。同样多的油,相同的推力,以等推力工作(为简化估算,不考虑过载节流问题),那么谁的比冲越高谁燃烧的时间就长。如果比冲250秒的发动机工作100秒,那么300秒的发动机则能工作120秒。以一级燃料快烧完时候的加速度,这20秒的速度增加值绝不会是个可有可无的小数字。有了这个增速作基础,同样的二级发动机就可以多推点了。如果仍维持100秒的燃烧时间不变,那么可以少携带6分之一的燃料,平均加速度会略有上升的。

当然,实际设计师不会简单这么做,而是会寻找一个最合理的方案。但是一级发动机的比冲是个相当重要的参数,是毋庸置疑的。
要用上两台RD-180!!!!!

若走毛子的路, 现在同样功能的卫星其计算机最少比现在重十倍!!!! 火箭箭身净重每级增加最少增加30%

大家的研发资金也有限, 当初你要是加大投入到高比冲发动机, 就欠钱投入物料研究, 推进剂箱减重, 电子电路微型化, 结构承力的研究, 碳纤维, 气凝胶 。。。等等。等等    当初那些投入现在得到丰厚回报, 甚至广泛被转为民用; 当初那些投入成果最后被贱卖。  我想历史早已经有答案了。


miaomiaomiao 发表于 2013-3-14 00:29
可以换个角度来计算,剩下的油自己烧。同样多的油,相同的推力,以等推力工作(为简化估算,不考虑过载 ...


有两个重点要留意, 不然就变成讨论跑车了。

第一, 分节。 大家都知道火箭分节的好处, 不知道的请自己做点功课。 当然, 分节也使成本增力的坏处, 特别是发动机越贵, 分节只能越少。

第二, 飞行概况!!! 大家都知道大部份火箭升空, 大约一分左右就过maxq, 一分半至两分钟左右已经很接近真空。

那些“高比冲”的发动机在这一点以后还要拿著不合用的喷管继续喷两分钟。 看看实际例子, RD-180点火253s~270s真空下比冲338s, 可是f9一级只点火170s, 而二级的梅林1c 真空版的比冲都上342s了!!! 土五F-1只点火150s, RD-180是有100秒要和421s比冲的J-2比!!!!!!!!! RD-180的比冲听来很高, 可是配置出问题。

事实上, 使用 RD-180, 在这几十至100秒的过程间, 不单比冲比别人低, 而且别人都把第一级吐了, 而使用RD-180的火箭, 还在拿推进剂用来加速第一级。 说到这里, 我想随便有点脑的网友都知道差距。。。 要知道第一级净重差不多30吨的。

还不止这个, RD-180比冲338s只是100%推力下做出来的记录。 事实呢? 一分半以后推进剂用了大半, 这个时候大部份火箭都开始要调低推力, 以保证加速率不会过高散架。 如气车的巡航速度概念, 某一个特定环境下运作是消耗燃料最少的。 调低了推力后比冲只能比338s低。

最后的吐血, 谈谈升空至1分半的过程。
那个区域是拼比冲的吗? 当然不是了。 我给你600s比冲的发动机, 可是推力不够, 升空时火箭以0.1g向上加速, 这能省油吗??? 你大部份的油都用到维持高度之上。  升空过程要反推地球引力, 所以这个过程主要是拼推力。 可是问题来了!!!! 像RD-180这些“高比冲”的发动机设计点火时间总是比别人长, 这样一来, 升空时推力越大, 后期冗余推力只会越来, 实际比冲只会越低。

比冲和GDP一样, 单单看这个数字, 是不能了解全部的。



miaomiaomiao 发表于 2013-3-14 00:29
可以换个角度来计算,剩下的油自己烧。同样多的油,相同的推力,以等推力工作(为简化估算,不考虑过载 ...


有两个重点要留意, 不然就变成讨论跑车了。

第一, 分节。 大家都知道火箭分节的好处, 不知道的请自己做点功课。 当然, 分节也使成本增力的坏处, 特别是发动机越贵, 分节只能越少。

第二, 飞行概况!!! 大家都知道大部份火箭升空, 大约一分左右就过maxq, 一分半至两分钟左右已经很接近真空。

那些“高比冲”的发动机在这一点以后还要拿著不合用的喷管继续喷两分钟。 看看实际例子, RD-180点火253s~270s真空下比冲338s, 可是f9一级只点火170s, 而二级的梅林1c 真空版的比冲都上342s了!!! 土五F-1只点火150s, RD-180是有100秒要和421s比冲的J-2比!!!!!!!!! RD-180的比冲听来很高, 可是配置出问题。

事实上, 使用 RD-180, 在这几十至100秒的过程间, 不单比冲比别人低, 而且别人都把第一级吐了, 而使用RD-180的火箭, 还在拿推进剂用来加速第一级。 说到这里, 我想随便有点脑的网友都知道差距。。。 要知道第一级净重差不多30吨的。

还不止这个, RD-180比冲338s只是100%推力下做出来的记录。 事实呢? 一分半以后推进剂用了大半, 这个时候大部份火箭都开始要调低推力, 以保证加速率不会过高散架。 如气车的巡航速度概念, 某一个特定环境下运作是消耗燃料最少的。 调低了推力后比冲只能比338s低。

最后的吐血, 谈谈升空至1分半的过程。
那个区域是拼比冲的吗? 当然不是了。 我给你600s比冲的发动机, 可是推力不够, 升空时火箭以0.1g向上加速, 这能省油吗??? 你大部份的油都用到维持高度之上。  升空过程要反推地球引力, 所以这个过程主要是拼推力。 可是问题来了!!!! 像RD-180这些“高比冲”的发动机设计点火时间总是比别人长, 这样一来, 升空时推力越大, 后期冗余推力只会越来, 实际比冲只会越低。

比冲和GDP一样, 单单看这个数字, 是不能了解全部的。


鬼眼老三 发表于 2013-3-14 08:48
有两个重点要留意, 不然就变成讨论跑车了。

第一, 分节。 大家都知道火箭分节的好处, 不知道的请 ...
我说你都从哪里找的数据?
RD-180海平面比冲311,工作时间250秒左右,ATLAS-5第一级干重也就23吨不到
ATLAS-5第一级燃料约280吨,RD-180以100%推力状态下燃料消耗不过1.3吨每秒
这节流时间能有多长?
2013-3-14 10:36 上传

纸飞机 发表于 2013-3-14 09:50
我说你都从哪里找的数据?
RD-180海平面比冲311,工作时间250秒左右,ATLAS-5第一级干重也就23吨不到
AT ...
节流时间楼上那位朋友已经贴出来。

数据大多是凭记忆随口说的, 虽不中亦不远, 也影响不了大局。 在这一百几十秒时间内, 双方的差距有多少了? 别人换上了真空喷管发动机, RD-180那点点“高比冲”变得不够照只是人家的96%~70%。 别人都吐了第一级的重量, 20吨也好30吨也好, 人家的总重只 4/5 ~ 5/6, 这是什么概念? 觉得节流时间太短? 你要是知道这三组数字是要乘起来就不敢这样说。

高比冲发动机, 除非你敢像天顶一样点火时间和F-1相若, 否则那高比冲的优势怕是显不出来了。
我闭嘴,闪了,不说话。{:soso_e110:}
鬼眼老三 发表于 2013-3-12 13:19
升空一次才点火二三分钟左右的发动机, 还要省油好保养????
试验时间运行时间达到一个小时。
没钱砸不出来。
MikeH 发表于 2013-3-12 01:56
NASA 最近從博物館搬回一台 F-1  
整修後點火測試  蒐集開發 SLS 所用的資料
參與此事的工程師們  特地以 ...
这种长期存放后重新整修的过程。如果能详细记录。
是不可多得珍贵资料。
现在看来,第二级的火箭发动机如果是液氢液氧,完全没必要用什么闭式循环了。
开式循环用大号喷管(反正已经接近真空了)真空已经是450上下了。而闭式循环的最高记录不过是460上下。为了这点比冲优势大幅度增加发动机研发制造难度,增加成本;降低可靠性。现在看看真划不来。
鬼眼老三 发表于 2013-3-14 12:53
节流时间楼上那位朋友已经贴出来。

数据大多是凭记忆随口说的, 虽不中亦不远, 也影响不了大局。 在这 ...
你搞作了基本的一点,因高比冲而增加的加速时间是“增加”出来的,而不是从上面级抢来的。
而且火箭的经济性还不只是和比冲有关,甚至有时候比冲高的反而不经济。系统问题要系统的看,只盯着一点看往往会得到错误的结论。
2013-3-14 22:04 上传

emellzzq 发表于 2013-3-14 21:09
你搞作了基本的一点,因高比冲而增加的加速时间是“增加”出来的,而不是从上面级抢来的。
而且火箭的经 ...
会不会“机会成本”这个概念?