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运载火箭可靠性的深远影响问题远远没有这么简单

 高凉陈君 2019-08-25

如果一款火箭的价格太贵,除了政府机构外没有任何的商业企业来使用。其迟迟无法累积到50枚的发射量,那么保险费率一样无法降低下来。因为保险费率模型的建立极其依赖于大数据样本的分析。象长三乙阿里安5宇宙神5这些累积发射量更大的运载火箭,其商业保险费率当然要比H2AH2B与德尔塔4火箭更有优势。

美国ULA公司旗下两款EELV火箭的分化就是极佳的分析案例。

宇宙神5火箭越用越好用,让美国空军与NASA都爱不惜手,结果累积发射量与德尔塔4火箭在市场竞争中迅速拉开了距离。高凉陈君认为,如果宇宙神5火箭不是使用了俄罗斯制造的RD180煤油发动机的话,在太空探索公司今天的竞争重压之下,ULA公司自己甚至都会主动停产销量不佳的德尔塔4火箭,以缩小产品线,降低企业运营成本。

而中国的长征5火箭未来与长征7A921/921H火箭的竞争中一样会产生德尔塔4火箭的生存困局。由于长征5号火箭的发射量太低,要累积到50枚的发射量规模注定要遥遥无期,因此保险费率的下降速度根本就无法与长三乙长征7A与及921火箭相提并论如此恶性循环,长征五号火箭在商业市场上的竞争力就更不值一提。

事实上当年也幸好洛马公司偷赖,宇宙神5火箭最后决定不发展起飞级使用3个CBC模块的重型版本。否则德尔塔4火箭将会完得更快。而且一旦当年宇宙神5火箭发展了使用3个CBC模块的重型版本的话,今天也注定没有火神火箭什么事了因为洛克达因公司的AR1煤油发动机一定会在RD180发动机替代项目中胜出,从让宇宙神5火箭的3点8米直径主芯级生产线一直运转下

日后ULA公司要发射波音公司的星际线载人飞船的NRHO版本可以俄罗斯安加拉5火箭的葫芦,也搞个起飞级使用5个CBC模块的重型宇宙神5火箭就了事。

而且当年ULA公司否决使用AR1煤油发动机来替代宇宙神5火箭所用的RD180煤油发动机的方案时,就有一个重要的理由是末来德尔塔4H火箭停产之后,改产宇宙神5H火箭将会非常麻烦,并会花费更多的投资资金。但今天高凉陈君认为ULA公司未来一定会后悔的。

其实当年在上马火神火箭的替代项目时,ULA公司完全可以让洛克达因公司改为生产一款推力只有150吨的缩水版AR1煤油发动机然后也依旧采用德尔塔4火箭的5米直径主芯级箭体生产线,改为并联5台缩水版的150吨推力的缩水版AR1煤油发动机来研制火神火箭的5米直径主芯级。一旦如此进,可以未来改为走猎鹰9/9H火箭的可重复使用发展路径退,依旧走一次性火箭发展路径,也可以捆绑上宇宙神5火箭目前所用的小型固体燃料助推器6枚至8枚,维持今天德尔塔4H火箭的运力覆盖区间不变。

还是那句话,由于ULA公司一直以来一家独大,早已经养成了任性而为的骄横习性。从现在的角度来分析,未来ULA公司的火神火箭只要无法成功填上LTO运力15吨的需求大坑。日后要想再从容参与NRHO国际月球空间站的载人登月游戏也是注定要有心无力。与之相反,当年只要ULA公司向洛克达因公司提出研制缩小版150吨推力的AR1煤油发动机的方案由于新发动机的推力只有区区的150吨,研制资金估计能够节省不少,研制进度也会快不少。

更重要的是那怕新发动机的推力只有区区150吨,并联2台用于取代宇宙神5火箭主芯级的俄制RD180煤油发动机也完全可以。推重比过低就以后通通改为捆绑3枚(及以上)小型固体燃料助推器再执行发射任务就了事。而德尔塔4H火箭的任务则改为由5米直径主芯级的火神火箭捆绑6至8枚小型固体燃料助推器来替代执行就了事。至于发射NRHO版月球星际线载人飞船,就改为使用起飞级拥有3个CBC模块的火神火箭的H版就了事。

这看起来眼熟吧这实质上就是要让美国ULA公司复中国今天的长征8号长征7号、长征7A与921/921H火箭的产品序列而己。

因此,高凉陈君认为美国ULA公司目前所搞的火神火箭有很大的瞎折腾成份。

关键就出在在载人重返月球的时代大背景与可重复使用火箭的发展前景非常明朗的今ULA公司在规划火神火箭的构方案时依旧没有考虑到LTO运力15吨与可重复使用的“大末来如何去填重大问题。这就非常不智了

由其是LTO运力15吨的门槛连国外一般的业界外观察家都能够独立推导出地球人类要成功参与载人登月游戏,就最起码要研制出LTO运力达15吨的重型火箭来。ULA公司的管理层与企业战略发展部居然在规划研制火神火箭时忽略了这个未来极其重要运力节点区间。这简直让人无法理解。

小结,现在YF77发动机不仅坑了长征五号火箭,实际上也坑了整个中国航天科技公司。

高凉陈君认为长征五号火箭还是非常有必要主芯级YF77发动机的持续工作时间缩小为320至350秒左右,再采用高抛弹道方案来执行发射任务。只要GTO运力能够保持在7至8吨区间就行,就是能够将手头上积压的这一批基于东方红4E公用卫星平台与及东方红5号公用卫星平台的军用民用系列卫星发射上天就了事。

因为中星18号通讯卫星发射失败事故表明,长三乙火箭的运潜力己经挖掘到头了,而东方红4E公用卫星平台再盲目进行结构的减重挖潜,更会带来意不到的其它风险。长征7A与921火箭这两年时间内又无法投入实际的发射任务之中。值此国内重型运载火箭青黄不接之际,缩小下长征五号火箭主芯级的YF77发动机的持续工作时间为320秒左右,将关国家安全的基于东方红4E与及东方红5公用卫星平台开发的重型军事卫星能够发射一批就发射一批,也末偿不是“没有办法的办法”。

日本H2B火箭的弹道就非常陡峭,起飞加速也非常迅捷。如果长征5号火箭主芯级的YF77氢氧发动机的持续工作时间缩小为300至350秒左右,再釆用H2B火箭式的高抛弹道来执行GTO轨道的发射任务,用于执行基于东方红4E公用平台与东方红5号公用平台研制的重型通讯卫星的单星发射任务还是完全可行的。至于嫦娥五号、火星2020与及天宫空间站舱段平台等纯民用航天器的发射,如果可以等待921火箭就再推迟几年时间等921火箭研制完成再来发射也不迟。但如果真的等不及,冒险用完全版本的长征5火箭发射也可以反正这些民用任务又不带国家安全属性,发射失败了也只伤面子不伤里子与之相反,中星18宽带通讯卫星与及移动通讯卫星之类高价值通讯卫星却自带国家安全属性。因为目前美国国防部就有计划在WGS军事宽带通讯卫星项目结束之后改为从商业市场租用卫星宽带来支持其全球性的战术通讯任务

高凉陈君呼吁中国长征五号火箭主芯级的YF77氢氧发动机缩小持续时间来使用的建议已经提出有78年时间了。而且长征五号遥2火箭的发射失败(原是其中1台YF77发动机在346秒后因故熄火停机)也明了高凉陈君的建议是经受得起历史事实的严峻考验的。

尽管现在长征五号遥4火箭其中1台YF77发动机100秒的地面校准试车中发现氧泵轴系裂缝的大bug,但现在经过改进后,再采取一个批次研制多台10台以上YF77发动机,试车检验后选择状态最佳的发动机装箭来执行发射任务的笨办法。中国每年要攒出23枚缩水版的长征五号火箭来执行基于东方红4E公用卫星平台东方红5号公用卫星平台乃至八院9000公用卫星平台研制的军用民用重型应用卫星的发射是完全可行的。

因此,长三乙火箭己经廉颇老矣。现在长三乙火箭的GTO运力挖潜5500公斤就必须适可而止(即中国航天科技公司应该再去折腾长三乙火箭了。与之相反,只要“上头”肯下决定去研制GTO运力只有78吨区间的缩水版长征五号火箭,将YF77氢氧发动机的持续工作时间主动缩小300秒左右。高凉陈君认为YF77氢氧发动机与及长征五号火箭还是能用与堪用的。

陈天(高凉陈君)

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