中国着手研制5000吨级超级火箭

近日，美国“航空周刊”网站刊登文章《中国重型发射器设计超越“土星5号”（Chinese Super-Heavy Launcher Designs Exceed Saturn V）》，文章评述了中国航天运载器的发现现状，列举了长征9号运载火箭发动机的主要性能和中国大型火箭设计的两套方案，并与美国的“土星5号”和SLS Block 2进行了横向比较，分析了中国空间发展的建设需求，认为中国目前的工业水平允许研发登月技术，大型火箭能否研发成功取决于中国是否启动大型空间任务。现将文章主要内容直译如下：
　　中国工程师正在设计比阿波罗计划中“土星5号”（Saturn V）更强力的登月火箭，力争达到美国国家航空航天局(NASA)空间发射系统（SLS）Block 2的标准，像美国一样拥有超级空间运载能力。
　　中国运载火箭技术研究院（CALT）正在设计长征9号运载火箭，研究将130吨送入地球低轨（LEO）的能力，两个备选方案都与SLS Block 2相似，起飞质量都在4100～4150吨，制造历史上最大型的空间运载器。
　　发动机是研发的关键。西安航天动力研究所的工程师正在研究一种炼油发动机YF-660，推力达到“土星5号”F－1发动机690吨的水平。北京航天动力研究所也在研发推力200吨的液氢燃料发动机YF-220，同时应用在火箭第一级和第二级。与美国计划将“土星5号”发动机推力提高10%相比，中国计划将超级空间运载器的推力提高10倍，尺寸也比目前最大的长征5号火箭大4倍。YF-660发动机的推力也是中国现役火箭推进器的5倍。     中国工业界一名官员表示，中国目前的工业水平允许研发登月火箭，最低目标是将70吨载荷运到地球低轨，建议中国借鉴SLS的研发理念研发大型航天运载器。
　　2年前，长征9号运载火箭的结构模型曝光，9月23～27日在北京举行的国际宇航联大会展览会（IAC）上，中国运载火箭技术研究院公布主要规格，A计划是第一级火箭中央安装4台YF-660发动机，周边4个助推器各安装一个，B计划中主要推力来自4个固态燃料推进器，每个推力可达1000吨，同时4台 YF-220发动机将被安装在第一级，使推力达到4800吨，最终目标是5000吨。一名美国航天工程师表示，“虽然不能准确评估这种方式，但是我非常喜欢这种设计”。
　　北京航天动力研究所所长张南表示，YF-220发动机目前只是概念或初步设计，也没有正式给发动机命名。该院有研发长征5号火箭YF-77发动机的成功经验，正在解决适航发动机的关键部件，以及分段燃烧、引擎效率最大化等技术问题，特别是液氢液氧发动机技术。美国洛克达因公司（Rocketdyne）的RS-25空天飞机发动机就是采用氢燃料分段燃烧的方式。中国未来的比冲量（ISP）可以达到430秒，目前的YF-77达到了428秒。
　　中国最大的煤油发动机YF-100采用分段燃烧，但是应用到更大型运载器上就要面临技术挑战。西安航天动力研究所表示在2011和2012年的研发过程中，为把问题降低至最低，建造的第一部发动机推力保守地控制在300～400吨，今后将应用到长征9号，将其2个燃烧室换成推力更大的活塞。长征9号设计的A计划也在2012年进行了修订，为2个燃烧室增加了喷管。
　　发动机性质和燃料量确定后，A计划的助推器的比冲量可达160秒，中央推进器达到220秒，第二级的比冲量达到500秒，如果西安航天动力研究所将 YF-100的技术成功应用到YF-660上，发射时的比冲量能够达到305秒。B计划的固态助推器比冲量120秒，中央推进器达到500秒，第二级的比冲量400秒。
　　A计划和B计划的有效载荷比为3。2%，小于“土星5号”的3。9%和SLS Block 2的4。4%，这并不是说明中国的设计效率低下，而是中国科学计算的发射的效费比。使用固态助推器的B计划可能比A计划超重。两种设计运载载荷到地球低轨的能力显明中国正在追求探月计划，但是计划不会比阿波罗计划更有野心，中国送往地球表面的载荷质量大小有赖于任务的执行情况，使用长征9号运载载人飞船更是严峻的任务。土星5号一次性运载所有阿波罗计划的独立舱，当时送往地球低轨的载荷是118吨。
　　国际宇航联大会展览会期间，中国工业界展示了通过3次小火箭发射进行载人登月的概念，一枚长征9号的缩小版火箭可能发射登月飞船进入月球周围的轨道，之后载人航天舱通过更小的发射器，可能是目前的长征2F或未来的长征7。第二个航天舱发射器的推进装置加入进来，将其推向月球轨道，在那里与月球车会合。
　　小型运载火箭易于研发，但是大型火箭的发射成本更低，中国未来如何选择取决于是否启动大型空间任务，每年发射一枚大型运载火箭，目标也不仅仅是月球。如果达到有人登月目标就停止发展，那么应该发展多任务的中型火箭；如果有更大载荷的任务需求，那么才有必要研发大型运载火箭。
　　中国在国际宇航联大会展示的长征9号运载火箭手册中提到了登月发射，表示该型火箭唯一目标是在月球轨道外入轨50吨的载荷。外层空间探索（脱离地球引力20吨）、大型地球轨道任务（相对静止轨道50吨）以及新概念任务（脱离地球引力50吨）也被提及，尽管最后一项任务需要全新的火箭设计。
http:/ /i.ifeng.com/mil/bbs/news?ch=ucweb02&vt=2&aid=77791556&mid=8TZbfB近日，美国“航空周刊”网站刊登文章《中国重型发射器设计超越“土星5号”（Chinese Super-Heavy Launcher Designs Exceed Saturn V）》，文章评述了中国航天运载器的发现现状，列举了长征9号运载火箭发动机的主要性能和中国大型火箭设计的两套方案，并与美国的“土星5号”和SLS Block 2进行了横向比较，分析了中国空间发展的建设需求，认为中国目前的工业水平允许研发登月技术，大型火箭能否研发成功取决于中国是否启动大型空间任务。现将文章主要内容直译如下：
　　中国工程师正在设计比阿波罗计划中“土星5号”（Saturn V）更强力的登月火箭，力争达到美国国家航空航天局(NASA)空间发射系统（SLS）Block 2的标准，像美国一样拥有超级空间运载能力。
　　中国运载火箭技术研究院（CALT）正在设计长征9号运载火箭，研究将130吨送入地球低轨（LEO）的能力，两个备选方案都与SLS Block 2相似，起飞质量都在4100～4150吨，制造历史上最大型的空间运载器。
　　发动机是研发的关键。西安航天动力研究所的工程师正在研究一种炼油发动机YF-660，推力达到“土星5号”F－1发动机690吨的水平。北京航天动力研究所也在研发推力200吨的液氢燃料发动机YF-220，同时应用在火箭第一级和第二级。与美国计划将“土星5号”发动机推力提高10%相比，中国计划将超级空间运载器的推力提高10倍，尺寸也比目前最大的长征5号火箭大4倍。YF-660发动机的推力也是中国现役火箭推进器的5倍。     中国工业界一名官员表示，中国目前的工业水平允许研发登月火箭，最低目标是将70吨载荷运到地球低轨，建议中国借鉴SLS的研发理念研发大型航天运载器。
　　2年前，长征9号运载火箭的结构模型曝光，9月23～27日在北京举行的国际宇航联大会展览会（IAC）上，中国运载火箭技术研究院公布主要规格，A计划是第一级火箭中央安装4台YF-660发动机，周边4个助推器各安装一个，B计划中主要推力来自4个固态燃料推进器，每个推力可达1000吨，同时4台 YF-220发动机将被安装在第一级，使推力达到4800吨，最终目标是5000吨。一名美国航天工程师表示，“虽然不能准确评估这种方式，但是我非常喜欢这种设计”。
　　北京航天动力研究所所长张南表示，YF-220发动机目前只是概念或初步设计，也没有正式给发动机命名。该院有研发长征5号火箭YF-77发动机的成功经验，正在解决适航发动机的关键部件，以及分段燃烧、引擎效率最大化等技术问题，特别是液氢液氧发动机技术。美国洛克达因公司（Rocketdyne）的RS-25空天飞机发动机就是采用氢燃料分段燃烧的方式。中国未来的比冲量（ISP）可以达到430秒，目前的YF-77达到了428秒。
　　中国最大的煤油发动机YF-100采用分段燃烧，但是应用到更大型运载器上就要面临技术挑战。西安航天动力研究所表示在2011和2012年的研发过程中，为把问题降低至最低，建造的第一部发动机推力保守地控制在300～400吨，今后将应用到长征9号，将其2个燃烧室换成推力更大的活塞。长征9号设计的A计划也在2012年进行了修订，为2个燃烧室增加了喷管。
　　发动机性质和燃料量确定后，A计划的助推器的比冲量可达160秒，中央推进器达到220秒，第二级的比冲量达到500秒，如果西安航天动力研究所将 YF-100的技术成功应用到YF-660上，发射时的比冲量能够达到305秒。B计划的固态助推器比冲量120秒，中央推进器达到500秒，第二级的比冲量400秒。
　　A计划和B计划的有效载荷比为3。2%，小于“土星5号”的3。9%和SLS Block 2的4。4%，这并不是说明中国的设计效率低下，而是中国科学计算的发射的效费比。使用固态助推器的B计划可能比A计划超重。两种设计运载载荷到地球低轨的能力显明中国正在追求探月计划，但是计划不会比阿波罗计划更有野心，中国送往地球表面的载荷质量大小有赖于任务的执行情况，使用长征9号运载载人飞船更是严峻的任务。土星5号一次性运载所有阿波罗计划的独立舱，当时送往地球低轨的载荷是118吨。
　　国际宇航联大会展览会期间，中国工业界展示了通过3次小火箭发射进行载人登月的概念，一枚长征9号的缩小版火箭可能发射登月飞船进入月球周围的轨道，之后载人航天舱通过更小的发射器，可能是目前的长征2F或未来的长征7。第二个航天舱发射器的推进装置加入进来，将其推向月球轨道，在那里与月球车会合。
　　小型运载火箭易于研发，但是大型火箭的发射成本更低，中国未来如何选择取决于是否启动大型空间任务，每年发射一枚大型运载火箭，目标也不仅仅是月球。如果达到有人登月目标就停止发展，那么应该发展多任务的中型火箭；如果有更大载荷的任务需求，那么才有必要研发大型运载火箭。
　　中国在国际宇航联大会展示的长征9号运载火箭手册中提到了登月发射，表示该型火箭唯一目标是在月球轨道外入轨50吨的载荷。外层空间探索（脱离地球引力20吨）、大型地球轨道任务（相对静止轨道50吨）以及新概念任务（脱离地球引力50吨）也被提及，尽管最后一项任务需要全新的火箭设计。
http:/ /i.ifeng.com/mil/bbs/news?ch=ucweb02&vt=2&aid=77791556&mid=8TZbfB