長征九號發動機樣機亮相,新版長九上卻用不到,原版長九進展神速

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可能太多的朋友都在期待著我國的超重型火箭長征九號早日首飛,因為它承載了我們太多的飛天夢想。近日就有個好訊息傳來,長征九號(原版本)二級火箭所使用的YF-90型220噸級氫氧發動機完成了首臺工程樣機的生產,標誌著該發動機的研製工作已接近結束,下一步將進入到工業化生產的階段。這款發動機的效能和技術指標被認為重新整理了我國氫氧發動機的紀錄,填補了我國氫氧發動機型譜和技術空白,220噸的推力可排世界第二,對諸多基礎科學和工業領域也有很大的帶動作用。毫無疑問,這是長征九號火箭研製階段的一項重要成績。

長征九號發動機樣機亮相,新版長九上卻用不到,原版長九進展神速

↑長征九號火箭(原版本)

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↑YF-90型220噸級氫氧發動機

長征九號是我國正在研製中的最大型的火箭,研製計劃從2011年就提出了,較早的版本構型是芯級火箭長103米,直徑約9。5米,採用三級半構型(三級火箭加四個助推器),其中芯一級火箭安裝4臺YF-130液氧煤油發動機,四臺助推器每臺各安裝2臺YF-130液氧煤油發動機,這樣就使得一級火箭總推力達到5873噸,目前能達到這一級別的火箭只有美國宇航局的sls(太空發射系統),馬斯克的“星艦”,俄羅斯的葉尼賽火箭等屈指可數的幾款超重型火箭;長征九號的芯二級火箭則配備了兩臺推力220噸的YF-90氫氧發動機,總推力達440噸,芯三級火箭配備4臺25噸的YF-79氫氧發動機,總推力約100噸。

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如今YF-130液氧煤油發動機和YF-90氫氧發動機樣機都已亮相,YF-79氫氧發動機也關深完成,說明這款火箭的動力系統基本解決,下一步YF-90型氫氧發動機將在河北淶源試車臺試車,同時還將在海南文昌建設動力試驗中心全方位測試,總之這款火箭發動機離實用階段已經越來越近了。

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↑YF-130液氧煤油發動機構型示意圖

可能有的朋友想說長征九號火箭已經換版本了啊,這款發動機未必用得著!是的!今年的6月24日,我國工程院院士、火箭專家龍樂豪在港參加“航天科學家團隊進校園”的活動中公佈了長征九號的最新版本(多稱為2021版長征九號),其火箭長度由103米增加到了108米,豎立時相當於一座36層樓的高度,火箭芯級直徑由9。5米增加到10。6米,比馬斯克SpaceX的星艦(直徑約9米)、美國宇航局的sls太空發射系統(直徑8。4米)、俄羅斯的葉尼塞火箭等超重型火箭都粗。

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但最大的變化是火箭構型上,2021版長征九號火箭取消了原版本捆綁的4個助推器,這是一個很驚人的改進,我國的火箭大都是有助推器的,目前最大火箭的長征五號就有4個助推器,不過雖然原版長征九號的4個助推器都取消了,其推力卻沒有減少,還是5873噸的推力,這是因為一級發動機的更換和數量增加的原因,原版本安排的是芯一級火箭與4個助推器共安裝12個YF-130液氧煤油發動機,但2021版本改成了多發並聯設計,只在芯一級安裝16臺YF135液氧煤油發動機,這樣的設計推力和原先的版本一樣,都是5873噸,但省去了4個助推器,重量能減輕15噸,構型簡單使得作業系統也變得簡單。

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2021版長征九號的二級與三級火箭的發動機也更換了,芯二級火箭由兩臺推力220噸的YF-90氫氧發動機更換成了四臺推力120噸的120HO氫氧發動機,新版的推力就比原版本增加了40噸,芯三級也由4臺25噸的YF-79氫氧發動機換成了一臺120HO氫氧發動機,推力增加了20噸,這樣一來2021版的長征九號只需要兩款發動機就可以了,而且二級三級的推力也變大了,一體無助推模式既簡化了結構也簡化了作業系統,重量也變輕了,發射效率相應的也提高了。

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上圖為網友製作的長征九號三個構型的變化

(若侵權請聯絡刪除)

,左三為2021版長征九號,左四為長征五號,下面是國產075型兩棲攻擊艦海南艦,長度超過230米,排水量超4萬噸。

既然構型和火箭發動機都換了,那麼已經都生產出樣機的YF-130液氧煤油發動機和YF-90氫氧發動機在長征九號上又完全用不到了,所以這兩款發動機的用途也讓不少朋友為之迷茫,有人說YF-90氫氧發動機會用到長征五號上,但長征五號已經是一款成熟的應用型火箭了,更換不同推力的發動機會使得構型發生較大變化,所以可能性不大。

而用來載人登月的921火箭使用的又是YF-100液氧煤油發動機,所以目前也沒有關於這兩款發動機會應用到哪種火箭上的確切訊息,但是費了很大功夫研製出來的火箭發動機是不可能浪費的,因此推測最大的可能是長征九號的原先的版本還會繼續研製並使用,構型和所使用的發動機都不變,龍樂豪院士透露的只是長征九號的一款新構型,而原構型的長征九號火箭應該是在繼續研製並沒有停,這樣的話長征九號火箭首飛的時間也就不會受到構型更換的影響了。而且YF-130液氧煤油發動機和YF-90氫氧發動機樣機亮相,YF-79氫氧發動機關深完成,也說明原版長征九號火箭的研製工作進展神速。

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上圖為長征九號原版本與長征五號體型的比較。

關於長征九號(原版)首飛的時間,先前大家都預計是2030年左右,然而據《央廣網》年3月上旬的報道,中國航天科技集團有限公司副總經理、火箭專家李洪在接受媒體採訪時表示

五年內長征九號有望實現成功飛天,

那麼也就是說在2025年,長征九號就可以首飛了,李洪認為“一旦那些技術被攻克,工業製造能力做好了準備,也是很快的。”他的話也說明長征九號首飛的時間很可能將大大提前。

參考資料:

《中國航天報》7月28日文章《“長九”發動機再獲重大進展!220噸級氫氧機工程樣機下線,今年將進行整機試驗》