来讲一下印度这个CE7.5是怎么回事

首先讲讲CE7.5这个名字是怎么来的
CE两个字母代表Cryogenic  engine，说明这是一种低温（即氢氧）发动机
7.5则代表推力为7.5吨
顺带讲一下印度火箭分段的命名规律：第一个字母代表燃料类型，后面的数字代表燃料质量
比如将用于GSLV MKIII的固体助推器叫S200,其中第一个字母S表示这是固体（solid），200则表示装药为200吨
而PSLV第二级叫L40，其中的L表示液体（liquid），而40则表示燃料和氧化剂共40吨
安装了这个CE7.5的上面级则叫做C12，意为低温（cryogenic），燃料与氧化剂总重12吨

接下来讲讲这个RD-56的身世

RD-56是苏联第一种低温发动机，也是全世界第一种分级燃烧的氢氧发动机
整个项目是从1965年开始，由化学机械设计局负责，目的是打算用来改进N-1火箭的，用于登月飞船的最后入轨。1966年进行了首次试车，但随着N-1火箭和苏联登月计划的放弃，这种火箭发动机也没用武之地了，项目于1974年停止。

老RD-56的设计和性能

很多资料称RD-56的比冲就有461了，实际上这是把RD-56和RD-56M搞混了。最早期的RD-56比冲只有440秒，混合比也是很怪异的6.5。虽然提高混合比可以提高密度比冲，但如此高的混合比其实是很容易造成局部富氧的，所以设计师们很快就把混合比降低到5.9了。较低的混合比也使得比冲有所提高，达到了447，不过后来的过程中，又重新把混合比提高到6.0了。
RD-56的室压为6MP，远高于同期的RL-10，即便是与最新型的RL-10B2或者LE-5A之类的比，也高出50%以上
早期型RD-56的喷管比为109，但因为其室压较高，喷管直径还不到1米，结构相当紧凑
然后就是额定推力7.5吨，工作时间1000s
总体来看，RD-56已经达到了很高的技术水平，447的比冲虽然看起来低于RL-10B2，但应该到RD-56的混合比为6，喷管比面积109（RL-10B2高达250）这个指标已经非常不错了
我国的YF-75单机与RD-56推力相当，但总体性能还有相当的差距

RD-56的循环方式

基本原理图如下

2014-01-06 22 32 48.jpg (11.24 KB, 下载次数: 17)

下载附件 保存到相册

2014-1-6 22:33 上传

可以看出，RD-56和RD-0120一样，也用的是同轴泵，不同的是RD-0120有预压泵而RD-56没有
氢氧泵同轴算是苏俄的一大特色，实际上与RD-56同期的RD-57也是同轴，只有还在研制中的RD-0146采用了燃气依次驱动的设计
一般来讲，液氧泵最佳转速在每分钟15000转左右，而液氢泵在30000-40000转会比较好。RD-56的涡轮泵转速约40000转/分,这样采用同轴设计实际上是牺牲了液氧泵的效率的，好处只有一个涡轮泵，不但成本较低，启动也相对可靠
美国人对于这个问题的解决方案是采用了齿轮传动，欧洲的HM-7也是用齿轮，而日本人则采用了双涡轮泵依次驱动的设计
RD-56氢泵的出口压力为10-12MP，与RL-10后期型号接近，氧泵出口压力不明，估计比较高
预燃室的压力约8.5MP，混合比不明
因为没有预压泵，所以对燃料和氧化剂进口压力有较高的要求，为此采用了自生增压
从以上的数据我们可以看出，RD-56的设计很有特色。优秀的设计是其高性能的来源，但也对部分部件(比如涡轮泵）的材料和加工提出了很高的要求。印度之所以山寨了这么长时间，应该就是卡在这些问题上了。

RD-56M的出现

这N-1一下马，一大批配套的东西都被扔仓库了，比如著名的NK-33，RD-56也不例外，在仓库吃了几年灰，但金子总是要发光的
到了1982年，苏联航天界觉得同步轨道越来越重要了，但因为苏联纬度高，造成质子用DM上面级的时候GEO轨道运力并不理想
纬度问题是没法解决了，但搞个高性能上面级还是能提高不少运力的。于是大家又把RD-56找出来，打算给质子搞个新的上面级。因为登月和发射卫星还是不一样的，所以还需要对RD-56做一些改进，改进后的发动机这时候叫RD-56U
还没等这新上面级搞出来，苏联就先解体了，已经在试车的RD-56U又再一次被搁置。不过还是那句话，金子总是会发光的
90年代初，印度成功的试射了PSLV型火箭，成为第六个能发射较大载荷的国家；另一方面，印度也成功的研制了Insat-2型GEO卫星平台，生产出了自己的通信卫星，但这时候卫星还只能找阿里安公司发射
于是印度人很自然的想到要在PSLV的基础上发展一种可以发射Insat-2平台卫星的火箭，这就是后来的GSLV
要想实现较大的GTO载荷，高性能的上面级是必不可少的，但印度的航天工业基础较薄弱，并不能很快拿出所需要的产品，于是印度政府决定找外援
至于印度当年找了几家，都怎么谈的，我也不知道。但结果就是印度最后决定用这个RD-56U，在引进产品的同时，还引进相关的生产技术，最终实现国产化。美国人一开始对此颇为恼火，但后来也不了了之了
正在为资金困扰的俄国航天界自然是很高兴这笔交易，不过RD-56U也不是完全适合印度的要求，也需要做一定的修改，修改后的产品改名为RD-56M


RD-56M和RD-56的区别

前面我们已经说过了，RD-56最早是用来登月的，并不适合发射GTO卫星。为此，俄国人对RD-56做了一系列的改进
主要包括
1 增大的喷管，喷管最大直径扩大到1260毫米，膨胀比达到了198
2 增加了两个小的活动喷管，推力各200公斤，同时主喷管推力降低至7.1吨
3 室压降低到5.7MP
4 增压系统改为氦增压，取消了自生增压
5 增加了多次启动的能力
这一系列改进之后，RD-56M的主喷管比冲提高到461（也有资料称462），两个小喷管比冲为440；涡轮泵的转速提高到41000转/分，但各部分的压力基本不变
现在的RD-56M是这个样子，注意看小喷管

prodykciy_3.jpg (66.99 KB, 下载次数: 15)

下载附件 保存到相册

2014-1-6 23:59 上传

这种小喷管的设计也是很独特的。虽然用游机代替TVC的火箭也不算少见，但一般都是由一台主发动机和一台4喷管的小发动机组合而成，像RD-56M这种小喷管和主发动机用同一套泵的设计目前还是独此一家
两个小喷管不但可以起到TVC的作用，还可以实现滚控，节约了一些重量。然而RD-56M本身却相当的重……
俄国方面称RD-56M有多次启动能力（3次），但印度在使用的时候并没有进行多次启动，具体原因不明
总体来看，改进后的RD-56M是一个不错的发动机，不但比冲较高，还可以实现滚控，很适合用于单发上面级，但这种发动机本身质量较大（282kg),也不太适合用于双发上面级。


RD-56M的未来

随着GSLV D5的发射成功，印度自制的CE7.5第一次成功的完成任务，十几年的努力终于有了成果
但从技术角度来看，GSLV第二级关机的时候上面级和载荷的联合体离入轨速度还差比较多，用CE7.5这种小推力发动机其实是不太合适的，重力损失会比较大
而印度的CE20已经在研制中了，未来不但会做为GSLV MKIII的上面级，也有可能取代CE7.5作为GSLV MKII的上面级
当然了，如果CE20不顺利的话，那就只能用CE7.5继续顶着了
考虑到印度航天的进步速度，个人觉得CE20应该不会有太大的问题，所以CE7.5可能只能成为一个匆匆过客吧
不过RD-56M的故事肯定还没完，俄国已经展开了新一代低温上面级的招标，明确提出了要以RD-56M发动机为基础，相信不用多久就能看到竟标的方案出现了







首先讲讲CE7.5这个名字是怎么来的
CE两个字母代表Cryogenic  engine，说明这是一种低温（即氢氧）发动机
7.5则代表推力为7.5吨
顺带讲一下印度火箭分段的命名规律：第一个字母代表燃料类型，后面的数字代表燃料质量
比如将用于GSLV MKIII的固体助推器叫S200,其中第一个字母S表示这是固体（solid），200则表示装药为200吨
而PSLV第二级叫L40，其中的L表示液体（liquid），而40则表示燃料和氧化剂共40吨
安装了这个CE7.5的上面级则叫做C12，意为低温（cryogenic），燃料与氧化剂总重12吨

接下来讲讲这个RD-56的身世

RD-56是苏联第一种低温发动机，也是全世界第一种分级燃烧的氢氧发动机
整个项目是从1965年开始，由化学机械设计局负责，目的是打算用来改进N-1火箭的，用于登月飞船的最后入轨。1966年进行了首次试车，但随着N-1火箭和苏联登月计划的放弃，这种火箭发动机也没用武之地了，项目于1974年停止。

老RD-56的设计和性能

很多资料称RD-56的比冲就有461了，实际上这是把RD-56和RD-56M搞混了。最早期的RD-56比冲只有440秒，混合比也是很怪异的6.5。虽然提高混合比可以提高密度比冲，但如此高的混合比其实是很容易造成局部富氧的，所以设计师们很快就把混合比降低到5.9了。较低的混合比也使得比冲有所提高，达到了447，不过后来的过程中，又重新把混合比提高到6.0了。
RD-56的室压为6MP，远高于同期的RL-10，即便是与最新型的RL-10B2或者LE-5A之类的比，也高出50%以上
早期型RD-56的喷管比为109，但因为其室压较高，喷管直径还不到1米，结构相当紧凑
然后就是额定推力7.5吨，工作时间1000s
总体来看，RD-56已经达到了很高的技术水平，447的比冲虽然看起来低于RL-10B2，但应该到RD-56的混合比为6，喷管比面积109（RL-10B2高达250）这个指标已经非常不错了
我国的YF-75单机与RD-56推力相当，但总体性能还有相当的差距

RD-56的循环方式

基本原理图如下

2014-01-06 22 32 48.jpg (11.24 KB, 下载次数: 17)

下载附件 保存到相册

2014-1-6 22:33 上传

可以看出，RD-56和RD-0120一样，也用的是同轴泵，不同的是RD-0120有预压泵而RD-56没有
氢氧泵同轴算是苏俄的一大特色，实际上与RD-56同期的RD-57也是同轴，只有还在研制中的RD-0146采用了燃气依次驱动的设计
一般来讲，液氧泵最佳转速在每分钟15000转左右，而液氢泵在30000-40000转会比较好。RD-56的涡轮泵转速约40000转/分,这样采用同轴设计实际上是牺牲了液氧泵的效率的，好处只有一个涡轮泵，不但成本较低，启动也相对可靠
美国人对于这个问题的解决方案是采用了齿轮传动，欧洲的HM-7也是用齿轮，而日本人则采用了双涡轮泵依次驱动的设计
RD-56氢泵的出口压力为10-12MP，与RL-10后期型号接近，氧泵出口压力不明，估计比较高
预燃室的压力约8.5MP，混合比不明
因为没有预压泵，所以对燃料和氧化剂进口压力有较高的要求，为此采用了自生增压
从以上的数据我们可以看出，RD-56的设计很有特色。优秀的设计是其高性能的来源，但也对部分部件(比如涡轮泵）的材料和加工提出了很高的要求。印度之所以山寨了这么长时间，应该就是卡在这些问题上了。

RD-56M的出现

这N-1一下马，一大批配套的东西都被扔仓库了，比如著名的NK-33，RD-56也不例外，在仓库吃了几年灰，但金子总是要发光的
到了1982年，苏联航天界觉得同步轨道越来越重要了，但因为苏联纬度高，造成质子用DM上面级的时候GEO轨道运力并不理想
纬度问题是没法解决了，但搞个高性能上面级还是能提高不少运力的。于是大家又把RD-56找出来，打算给质子搞个新的上面级。因为登月和发射卫星还是不一样的，所以还需要对RD-56做一些改进，改进后的发动机这时候叫RD-56U
还没等这新上面级搞出来，苏联就先解体了，已经在试车的RD-56U又再一次被搁置。不过还是那句话，金子总是会发光的
90年代初，印度成功的试射了PSLV型火箭，成为第六个能发射较大载荷的国家；另一方面，印度也成功的研制了Insat-2型GEO卫星平台，生产出了自己的通信卫星，但这时候卫星还只能找阿里安公司发射
于是印度人很自然的想到要在PSLV的基础上发展一种可以发射Insat-2平台卫星的火箭，这就是后来的GSLV
要想实现较大的GTO载荷，高性能的上面级是必不可少的，但印度的航天工业基础较薄弱，并不能很快拿出所需要的产品，于是印度政府决定找外援
至于印度当年找了几家，都怎么谈的，我也不知道。但结果就是印度最后决定用这个RD-56U，在引进产品的同时，还引进相关的生产技术，最终实现国产化。美国人一开始对此颇为恼火，但后来也不了了之了
正在为资金困扰的俄国航天界自然是很高兴这笔交易，不过RD-56U也不是完全适合印度的要求，也需要做一定的修改，修改后的产品改名为RD-56M


RD-56M和RD-56的区别

前面我们已经说过了，RD-56最早是用来登月的，并不适合发射GTO卫星。为此，俄国人对RD-56做了一系列的改进
主要包括
1 增大的喷管，喷管最大直径扩大到1260毫米，膨胀比达到了198
2 增加了两个小的活动喷管，推力各200公斤，同时主喷管推力降低至7.1吨
3 室压降低到5.7MP
4 增压系统改为氦增压，取消了自生增压
5 增加了多次启动的能力
这一系列改进之后，RD-56M的主喷管比冲提高到461（也有资料称462），两个小喷管比冲为440；涡轮泵的转速提高到41000转/分，但各部分的压力基本不变
现在的RD-56M是这个样子，注意看小喷管

prodykciy_3.jpg (66.99 KB, 下载次数: 15)

下载附件 保存到相册

2014-1-6 23:59 上传

这种小喷管的设计也是很独特的。虽然用游机代替TVC的火箭也不算少见，但一般都是由一台主发动机和一台4喷管的小发动机组合而成，像RD-56M这种小喷管和主发动机用同一套泵的设计目前还是独此一家
两个小喷管不但可以起到TVC的作用，还可以实现滚控，节约了一些重量。然而RD-56M本身却相当的重……
俄国方面称RD-56M有多次启动能力（3次），但印度在使用的时候并没有进行多次启动，具体原因不明
总体来看，改进后的RD-56M是一个不错的发动机，不但比冲较高，还可以实现滚控，很适合用于单发上面级，但这种发动机本身质量较大（282kg),也不太适合用于双发上面级。


RD-56M的未来

随着GSLV D5的发射成功，印度自制的CE7.5第一次成功的完成任务，十几年的努力终于有了成果
但从技术角度来看，GSLV第二级关机的时候上面级和载荷的联合体离入轨速度还差比较多，用CE7.5这种小推力发动机其实是不太合适的，重力损失会比较大
而印度的CE20已经在研制中了，未来不但会做为GSLV MKIII的上面级，也有可能取代CE7.5作为GSLV MKII的上面级
当然了，如果CE20不顺利的话，那就只能用CE7.5继续顶着了
考虑到印度航天的进步速度，个人觉得CE20应该不会有太大的问题，所以CE7.5可能只能成为一个匆匆过客吧
不过RD-56M的故事肯定还没完，俄国已经展开了新一代低温上面级的招标，明确提出了要以RD-56M发动机为基础，相信不用多久就能看到竟标的方案出现了