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长征六号“魔改”:固体火箭助推器“混动”模式,究竟有多厉害?

2022-03-31  |  星辰大海路上的种花家 原创 收藏(4)  | 

据新华社报道,3月29日17时50分,我国在太原卫星发射中心成功发射长征六号改运载火箭,搭载发射的浦江二号和天鲲二号卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。

看起来是一条再普通不过的新闻,据中国航天公众号在1月4日发布的消息,2022年计划安排40余次航天发射任务,将完成载人航天6次重大任务,这长征六号发射两颗卫星真值得那么关注吗?

各位可能有所不知,因为长征六号与过往任何一次发射都不一样,这次是固体助推器捆绑发射的第一次,澎湃网以固液“混动模式”形容这枚火箭,那么它究竟有多厉害呢?

长征六号“魔改”到底是枚什么火箭?

2015年9月20日07时01分14.331秒,长征六号运载火箭在太原卫星发射中心成功点火发射,将20颗微型卫星送入太空,创中国一箭多星发射的新纪录,成为中国航天新一代长征系列运载火箭的首发型号。

你没看错,长征六号在2015年就首飞了,下文就来简单分析下长征首发火箭的的参数,看看它的水平究竟如何?

一级火箭:高度为:13.431米,直径为3.35米,发动机为YF-100,燃料为液氧煤油,地面推力为1,188 kN(121吨),比冲为300秒;

二级火箭:高度为:8.925米,直径为2.25米,发动机为YF-115,燃料为液氧煤油,推力为1,188 kN(18吨),比冲为341.5秒;

三级火箭:高度为:0.786米,直径为2.25米,发动机为YF-50E,燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,推力为6.5 kN(0.68吨);

熟悉的朋友一定知道这枚就是“小火箭”,确实是这样,它的起飞质量为103吨,SSO(太阳同步轨道)运载能力为1.08吨,与欧空局的织女星C火箭差不多同级别。

固体助推器:让火箭发生质变

长征六号的数据并没有让人觉得有特别过人之处,只是在发射小卫星时来得更灵活,准备时间也更短,当然成本也会更低,但只能发射1吨的卫星,是不是太小儿科了?

别担心,魔改来了,3月29日发射的这枚火箭捆绑了四枚固体火箭助推器,每枚助推器的直径达到了2米,推力达到了120吨,使得长征六号“魔改”的起飞推力达到了600吨,澎湃的推力让长征六号的SSO轨道运载能力直接提升到了4吨。

新闻中未能说明固体助推器的固体发动机型号,不过据2009年的一段新闻来看,应该和CZ-11有关:

2009年,在国内率先研制成功了直径2米、推力120吨,当时国内最大的整体式固体火箭发动机,直接推动了我国长征系列运载火箭中第一型全固体运载火箭CZ-11的立项研制。

我国的固体助推器型号并不多,这个推力能对上,而且与CZ-11有关,笔者在搜寻CZ-11的一级火箭时发现用的P35,不过笔者再以P35搜索时找不到任何相关资料。

已经有了液体助推器,为何还要固体火箭助推器?

相信大家都已经非常熟悉的长二捆,比如2003年10月15日将神舟五号送入太空的长征二号F火箭用的就是4个YF-20的液体助推器,这是使用了偏二甲肼和四氧化二氮的液体火箭助推器,推力为816.3kN(88吨)。

液体火箭助推器多年来使用使用十分稳定,使得长征系列火箭发射成功率极高,为我国航天事业、特别是载人航天的突破立下了汗马功劳!但它的问题也非常明显,偏二甲肼与四氧化二氮必须在发射前加注,而且在燃料加注后无法长时间存放,必须在短时间内发射。

而固体助推器则完全不一样,可以先行制造存放,要用的时候就像从货架上取下后与长征6号装配起来即可发射,因此长征六号改运载火箭可实现14天快速发射,满足中低轨道卫星高密度发射需求。

另外搭配也非常灵活,据中国航天科技集团八院长征六号改运载火箭总指挥洪刚介绍称:

长六改火箭采用模块化、组合化、系列化发展途径,通过助推器的调整,可形成单芯级、捆绑2台固体助推器、捆绑4台固体助推器、捆绑通用芯级等多种构型,形成运载能力覆盖范围广、梯度合理,性价比高的运载火箭系列,满足未来卫星多样化的密集发射需求。

固液混动!其实国际上早已非常流行

长征六号改是我国第一枚固体火箭助推器的火箭,不过在国外早已非常流行,比如比较早的就有著名的航天飞机助推器SRB,这两枚装载在航天飞机两侧、像火箭一样的玩意儿居然是两枚助推器,而且它产生的推力是航天飞机起飞时的主推力。

地面点火后航天飞机起飞,一直工作到约45千米高空。在发射台上,并且在发射台上时SRB承担了外储箱和轨道器的全部重量,发射时每台助推器产生约1245吨推力,随后迅速增加到1379吨(3100000磅力)推力,加上航天飞机尾部的RS-25发动机提供的推力,最终将轨道器送上近地轨道。

而美国最新的SLS(太空发射系统)火箭,其几乎就是航天飞机的翻版,芯级用了四台航天飞机的主发动机RS-25,左右两侧用了两枚航天飞机的助推器同型号的固体火箭发动机,新瓶装老酒,不过这个模式真值得学习,毕竟固体火箭助推器灵活性真的很高。

再比如还有阿丽亚娜公司即将推出的Ariane 6火箭,芯级火箭用的是Vulcain 2.1,液氧/液氢的发动机,推力1140千牛(116吨),真空比冲431s;推力也不大,但它还有两枚固体火箭助推器:

P120固体火箭,是世界上最大、最强大的一体式固体燃料火箭发动机,燃料为铝- HTPB 1912,推力为4.65 MN (1050000 lbf)(476吨),比冲为278.5s,这个参数相当优秀;

所以只要助推器推力大,就算芯级火箭是个垃圾也能将其推上天,当然芯级参数优秀则会让火箭档次立马提升,因此我国的长征六号算是开了个好头,未来各种捆绑式的组合将会出现,会对我国的火箭来一个质的提升,再次祝贺长征六号发射成功!


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