重型火箭与中间运力型火箭都是典型的大国名片

高凉陈君 2019-09-08

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重型火箭与中间运力型火箭都是典型的大国名片。因此在质子火箭退役之后，俄罗斯人现在也只能死抱安加拉五火箭不放了。而且那么多的投资成本也不是轻易就能够抛弃的。安加拉五火箭前前后后高达几十亿美元级别的研制开发资金，那能轻易就化为沉没成本？！

因此未来三、四十年时间内，俄罗斯人的航天事业也只能够围绕着安加拉系列火箭来转了。而且按目前的发展态势分析，运力更大的安加拉7火箭未来也必然会上马研制。因为今天贫弱的俄罗斯人已经“没得选择”了。

但只要安加拉7火箭研制成功，那怕就是在东方与普列谢茨克发射场发射，那怕就是依旧使用常温上面级，其GTO轨道的运力也能够“堆”到9至10吨的规模。如果未来俄罗斯人能够更进一步，搞出RD0146低温上面级火箭，安加拉7的GTO运力要提升到13、14吨，LTO运力要提升到7、8吨的水平，也还是能够做得到的。

拥有了这一运力规模的重型火箭之后，未来俄罗斯人无论是选择参加美国主导下的国际NRHO月球空间站，还是选择参加中国主导下的亚洲NRHO月球空间站。俄罗斯人手上都拥有了充足的筹码。

至于联邦载人飞船，未来十有八九都会无疾而终的。因为经济贫弱的俄罗斯人在联盟载人飞船还能用、堪用的今天，也真的没有什么动力去搞联邦载人飞船的。而且基于联盟载人飞船的平台要研制升级出NRHO版的联盟载人飞船也非常容易，因此俄罗斯人又何必再浪费太多的钱来搞什么联邦载人飞船？！没钱就必须要有没钱的觉悟，吃块臭豆腐就算过年，这也是当前没有办法的办法。

这也是高凉陈君一直以来为何力主中国必须要研制缩小版的长征五号火箭的核心根源。就是现在一旦要彻底抛弃长征五号火箭，所造成的沉没成本损失就实在太大了。因此那怕退而求其次、搞个缩水版本的长征五号火箭，中国都务必要将YF77氢氧发动机研发项目“撑下来”，以待未来。

从上面的这些重要信息来分析，YF77发动机氧泵轴系的确还存在“增大、增粗（以增加轴系的强度）”的充足潜力空间。因为即使YF77氧泵的轴系“适当”增大、增粗之后也还能够远离一阶临界转速区间。

而且根据此文来分析，今天YF77发动机氧泵的转速选择确定在18000RPM的水平（而不是欧洲火神1、火神2氧泵的12000RPM到13000RPM的水平），更多是在“随机心态”下所作出的决定，当时并没有太多考虑其它的因素。

毕竟YF77发动机氧泵的转速无论是18000RPM还是12000RPM、13000RPM都已经成功地远离一阶临界转速8082－8479RPM区间很远了。

而且中国早前研制成功的YF75上面级氢氧发动机的氧泵转速就高达20000RPM，因此当年YF77发动机的研制团队在确定氧泵的转速为18000RPM时，也自然觉得没有“什么不妥”的。

当然，随着YF77氧泵轴系直径的增大、增粗，未来一阶临界转速肯定会呈现逐步上升的态势。但那怕一阶临界转速上升到10000RPM的区间，只要YF77氧泵的轴系转速保持在13000到14000RPM的转速区间，也足以保持安全的运行距离了。

当年日本原始版的LE7发动机的氢泵的转速就高达46000RPM，结果在研制中吃了大亏之后，就主动降低为42000RPM的水平了。因此，马死落地行。现在中国YF77发动机的氧泵转速也真的有必要主动进行调低了。这也是当前没有办法的办法。

小结，未来YF77发动机氧泵可靠性增长的3个主要演进发展方案。

    1，仅仅“适当”增大、增粗氧泵轴系的直径。而氧泵转速与及氧泵涡轮盘直径大小等等都完全不变。

     即小改方案。

    2，“适当”增大、增粗氧泵轴系的直径，并主动降低氧泵的转速至14000到15000RPM的区间。但氧泵涡轮盘的直径依旧维持不变。

    即中改方案，但这样会造成YF77发动机的推力与比冲都出现一定程度的下降。

    3，完全重新设计YF77发动机的氧泵。

    如增大、增粗氧泵轴系的直径，将氧泵的转速直接降低到13000到14000RPM的区间，并且重新设计出全新的大流量、大直径的YF77氧泵涡轮盘。

    即大改方案。

    而此一大改方案投资成本高、研发周期长。但大改成功之后YF77发动机的可靠性与推力都将会有一个大幅度的提升。

如象欧洲人当年的火神1演进到火神2、日本人的LE7演进到LE7A发动机那样，大改后的YF77A（暂时这样定名）发动机的推力保守估计都会提升20%到30%的区间。

即YF77A发动机的海平面推力将达到65吨、高空版推力将达到90吨的巨大程度。

再次反复研读郑继坤、吴建军的《氢氧火箭发动机高速氧涡轮泵转子动力学特性研究》一文。可以明确得知当年国内研发机构在确定YF77发动机氧泵18000RPM的工作转速数据时，最关切的考虑焦点就是务必要回避氧泵轴系的一阶临界转速8082－8479RPM与及二阶临界转速34851－38785RPM这两个区间。

考虑到二阶临界转速高达34851－38785RPM的遥远现实，中国YF77发动机氧泵轴系工作转速数据的选择确定实际上是主要由一阶临界转速8082－8479RPM来决定的。

还有，搜索了那么多的研究论文，发现在研发的过程中氢氧发动机的氧泵涡轮盘、涡轮叶片出现裂纹、甚至发生断裂的严重事故，在全球范围内都有很多起（如火神2与SSME）。但是严重到连氧泵的轴系都直接出现裂纹的重大事故，YF77发动机的氧泵应该是“全球独一份”了。这也完全出人意料之外。YF77氧泵的轴系那么个“大老粗”的东西都能够搞出裂纹来，这个力度要多么的巨大啊。

因此，目前这次的长征5号遥4火箭其中一台YF77发动机的氧泵在地面校准试车中发现氧泵轴系裂纹的重大事故，这无论如何都透露出一股怪异的味道。是氧泵的轴系出现裂纹，而不是氧泵的涡轮叶片与涡轮盘出现裂纹，这个差别就大太多了。如果搞到最后发现是YF77发动机的氧泵存在次同步振荡之类深层原因，解决起来才是真正的麻烦与“头大”。因为当年美国的SSME与日本的LE7氢氧发动机都发生过次同步振荡的重大问题，并将这两个国家也搞得焦头烂额。