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5米箭體相對于3.35米直徑箭體帶來的運(yùn)力提升是跨越式的
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長征10號B運(yùn)載火箭已經(jīng)在海南商業(yè)發(fā)射場轉(zhuǎn)運(yùn)測試
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采用水平轉(zhuǎn)運(yùn)測發(fā)模式的長10B比“三垂”模式的長五系列更“快”
繼今年二月份演示飛行取得圓滿成功后不到三個月,長征10號乙(CZ-10B)即將正式執(zhí)行軌道任務(wù)了,作為我國載人登月火箭的近地貨運(yùn)版,其首飛和實(shí)用化意義重大,一是充分驗(yàn)證新型載人火箭的技術(shù),二是實(shí)質(zhì)性突破我國運(yùn)載火箭回收復(fù)用技術(shù)。
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長10B算是該系列的基礎(chǔ)型,相較于終極形態(tài)——我國新一代載人登月火箭,去掉了兩個芯一級助推器,沒錯,未來還有5m級CBC構(gòu)型。長5B則是相較基礎(chǔ)型號去掉了氫氧動力的芯二級,使用了直徑5.2米,長20.5米,有效凈空間直徑4.5m,容積超過345 立方的超大整流罩,頂部還采用馮·卡門曲線外形,理論上能使火箭受到的空氣阻力最小。
也許,長征十號的常態(tài)化運(yùn)用也將宣告我國運(yùn)載火箭運(yùn)用進(jìn)入5m直徑時代,當(dāng)然長征十號與性價比感人的長征五號之間仍然是互補(bǔ)關(guān)系,還不至于完全替代,不過,盡管技術(shù)關(guān)聯(lián)度沒有代際差別,但也畢竟不是一個時代的產(chǎn)物了,在一些任務(wù)的箭型選擇上仍舊難免會令人犯難。咱們也簡單對比分析一下兩款大國重器。
長征十號乙與長征五號乙雖然同為“5米直徑”火箭,但其架構(gòu)和使命存在很大的差異。長征五號在廣大航天愛好者心中褒貶不一,但是長五與長十的技術(shù)進(jìn)步對我國航天事業(yè)而言都是劃時代的。
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長征五號系列是我國21世紀(jì)初新一代長征系列運(yùn)載火箭的代表型號,更是新一代運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)之初確定下的“多模塊化組合構(gòu)型”思路中所圍繞的核心,長征五號系列在我國首次打破了芯級直徑3.35米的天花板,也實(shí)現(xiàn)了高軌和近地運(yùn)力的數(shù)量級跨越。除了“結(jié)構(gòu)效率”也就是“干重比”低,導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)性差一點(diǎn),其性能支撐了我國月球采樣返回和空間站建設(shè)的重要任務(wù),而且是無可替代的,目前更是在低軌星座組網(wǎng)發(fā)射中充當(dāng)主力。
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身大力不虧的長征五號乙得益于巨大的整流罩,在發(fā)射大尺寸載荷時更是當(dāng)仁不讓。其不僅是當(dāng)前世界在役火箭運(yùn)力性能榜首的代表,表現(xiàn)其實(shí)也是大幅優(yōu)于設(shè)計(jì)思路相近的阿麗亞娜火箭。只是由于立項(xiàng)于2006年(提出方案更早),當(dāng)時全球航天尚未普及“重復(fù)使用”概念,其核心目標(biāo)是絕對可靠的超大運(yùn)力,而非經(jīng)濟(jì)性。
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另外需要說明的是,長五的貴是貴在伺候液氫,實(shí)際上起飛時有約78%的推力來源于4枚助推器上共8臺YF-100液氧煤油發(fā)動機(jī)的輸出。就是因?yàn)殚L五乙為了極致的可靠性,避免YF-77高空點(diǎn)火失敗的隱患,干脆省掉了二級,靠芯一級直接把載荷送入軌道。
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在5米直徑箭體內(nèi)安裝7臺YF-100K液氧煤油發(fā)動機(jī)的長征十號乙則是當(dāng)前階段擁抱“重復(fù)使用——多拉快跑勤賺錢”新常態(tài)的另一款剛需產(chǎn)品,其核心特征是5米直徑、兩級構(gòu)型,采用無助推設(shè)計(jì)的單芯級方案,結(jié)構(gòu)更修長,一子級可重復(fù)使用(在首次演示飛行中并未安裝7臺發(fā)動機(jī),至今尚未驗(yàn)證7機(jī)并聯(lián)高空工作)。
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就目前我國“嗷嗷待發(fā),躍躍欲射”的低軌衛(wèi)星數(shù)量,可復(fù)用火箭是多多益善,并且,隨著空間站轉(zhuǎn)入長期運(yùn)營階段,頻繁的物資補(bǔ)給需求使一次性火箭的成本壓力凸顯,美國SpaceX早在10年前就已經(jīng)成功驗(yàn)證了垂直回收路徑的技術(shù)可行性,今天也已成為全球共識。相比液氫,液氧煤油燃料密度高、易存儲,且發(fā)動機(jī)推力調(diào)節(jié)范圍更廣,是實(shí)現(xiàn)垂直起降(VTVL)回收的最佳選擇。
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作為長征十號系列中的重型貨運(yùn)構(gòu)型,相比側(cè)重載人的甲型,乙型去掉了逃逸塔等冗余系統(tǒng),進(jìn)一步優(yōu)化了運(yùn)載效率和經(jīng)濟(jì)性。長征十號轉(zhuǎn)向“兩級構(gòu)型”也是中國航天應(yīng)對“高頻次、低成本”商業(yè)化競爭的第一步。通過模塊化設(shè)計(jì),它不僅服務(wù)于近地貨運(yùn),還要與長十甲型共同支撐起載人登月工程。
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總之,5米直徑帶來的好處太大了,而目前我國近地軌道運(yùn)力最強(qiáng)的火箭,長五乙擁有約25噸的LEO運(yùn)力,主打“大力出奇跡”,適合發(fā)射空間站核心艙一類大質(zhì)量大尺寸的載荷;長十乙則是“效率優(yōu)先”在回收狀態(tài)下,其近地軌道(LEO)運(yùn)力不低于16噸;在特定高軌道(900km 50°)運(yùn)力不低于11噸,定位于中大型載荷的高效、廉價運(yùn)輸。所以,長征五號乙與長征十號乙的技術(shù)路徑差異,本質(zhì)上是本世紀(jì)初中國航天從“解決有無”的突圍階段,跨越到“低成本運(yùn)營”的成熟階段的歷史縮影,長征火箭性能進(jìn)步的傳奇,依然在續(xù)……
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