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[科技知识]长征九号的推力达到7、8 千吨难度在哪？ |
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长征九号的推力达到7、8 千吨难度在哪？ 关注问题?写回答 [img_log] SpaceX 航天 运载火箭 火箭发动机 长征九号 长征九号的推力达到7、8 千吨难度在哪？ |
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长9，从放弃老构型，开始使用光杆多机并联方案，一级总共推出过4种构型（按时间顺序排列）： 1.16台补燃煤油机yf135（单台推力360吨，八年九机中的一款） 2.26台200吨全流量甲烷机（八年九机中的一款） 3.24台240吨补燃煤油机（八年九机中的yf130的单燃烧室版本，理论上该版本最简单） 4.30台200吨全流量甲烷机（和2是同一款发动机） 这4个方案，理论上除了1方案，其他基本上没办法在10.6~11米的箭体底下额外再塞发动机了。 但是，yf135只是去年完成了，燃气发生器-涡轮泵联试，连半系统试车都还没有，进度还早（200吨全流量甲烷机也是，目前进度快的也就yf130）。 但最近一院越来越倾向于使用甲烷方案，所以目前主要看200吨全流量甲烷机进度。（煤油方案没有完全放弃，防止甲烷路线翻车） 这玩意性能理论上也就和猛禽1差不多，自然做不到起飞推力7000吨+ |
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难度在于实现科技成果转化。 这个东西比实现某项技术难得多。 阿波罗计划当时的技术遗产，大量应用到后期的航空航天发展和工业领域。 |
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首先难在建设足够大且安全的发射台。。。 |
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其次放弃返回，搞个祝融星那种捆绑构型也不是不可以。 |
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甚至可以搞个CBC超级长九 |
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三个芯级并联，推力18300吨，足够了吧？ |
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最大的难度在于，当载人登月任务改用长征十号后。长征九号已经失去了事实上的目标任务。没有一个明确的且证明其必要性的目标任务，你做再多PPT，都没有机会让国家掏钱立项。 如果真的需求迫切，那么其实YF-130发动机和YF-90发动机都已经有相当的研发程度，可以更快地拼出这么一个大家伙出来。 |
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难度在于，本来可以躺在功劳簿上吃一辈子的。 现在要从一大堆本来可能已经积灰的资料里面翻出点方子来应付，被迫营业，被卡脖子，真可怜。 对了，马斯克就是个商人，他懂个锤子火箭，懂个锤子技术。 == 有些评论太有意思了。 社会主义，举国体制：我们民间供应链太弱了，只能靠我们研究所自立自足，中国航天太难了。you can you up, no can no bibi. 资本主义，私人公司：他们方案是从nasa拿的，民间供应链什么都有，马斯克只是做下整合，来条狗都能搞。 |
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难度在于推倒重来。 原本长九的思路跟历史上的重型火箭土星5号、能源号一样，都是重型火箭配重型发动机，用的是个500吨级的发动机，即YF-130。2019年时YF-130首次燃气发生器-涡轮泵联动实验，2020年开始全工况实验根据新闻报道于同年圆满完成。 |
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后来又进行整机试车试验，参照当年长征五号配套发动机，流程基本已经走完了，已经可以准备装机，开始火箭本身的测试了。 |
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当时的消息，世界最大现役火箭发动机 但是，这时候，变数出现了，SpaceX的成功导致了长九整体方案大变，要从传统的几台500吨级重型发动机，换成跟猎鹰9号、星舰一样的几十台小发动机并联，这无异于推倒重来，之前的500吨级的发动机YF-130不再使用，转而重新去搞可重复回收的小发动机。 ----------20231127----------- 补充一下，底下有知友发的中国火箭构型的改变，长征九号从早期的大发动机构型，变成了大量小发动机并联。 |
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500吨级火箭发动机的研发、制造是极其困难的，直到今天也只有美、苏具有（当然中国的YF-130如果也算成功只是没有装机对象）。当年土星五号的F-1发动机首先做了个等比例缩小模型成功了，但实际测试却失败了，因为不同尺度的燃烧情况差别极大，小型火箭发动机完全无法借鉴，只能按实际尺寸试，连经验公式都要重新做，美国投入巨资，硬是试了七年，才把500吨及以上尺寸发动机的燃烧室问题解决了。 500吨级火箭发动机的推力是100吨级的五倍，但造价远远不止5倍，美苏都没能维持这个级别的火箭发动机生产能力，因为实在太耗钱了。500吨级火箭发动机本身的确是工业明珠，但也是个纯粹的屠龙之术，屠龙很nb，但世上没有几条龙让你屠。除了登月其他工作用更小的火箭干成本更低，效果也差不多。 如果能用很多小发动机攒一个大火箭，那成本肯定就下来了，但上一个这么干的是苏联N-1最终失败了，于是只能回头重新做500吨以上火箭发动机，所以小火箭并联一直被视为错误经验，直到现在SpaceX，这主要得益于电子技术的进步和控制技术的提升，不只计算机和传感器，一些细节，例如猛禽发动机最初采用矢量液压系统失效导致姿态失控，以电力驱动矢量取代液压驱动系统，也带来了巨大改变。 中国原本走完了当年美苏的世界最大级别的火箭发动机研发之路，而且受益于摸着石头过河后发优势，性能数据强得多，毕竟土星五号已经是古董了燃烧室压力只有 7 MPa，而现在中国YF-130燃烧室压力有22 MPa，比冲也高得多。本来按照当年长征五号配套的百吨级发动机YF-100的进度，长征九号现在也到了即将装机测试的时候，就差开香槟了，没想到突然技术路线大变，被可回收降维火箭打击了。 现在中国有两个替代方案，一个就是现有火箭发动机改可回收型，用的是长征五号的YF-100，已经很成熟推力也是百吨级的，改进型YF-100K和YF-100N，尝试了一些YF-100原始设计上不包含的可调推力、重复使用功能。 另一个就是还没有名字的 “200吨级液氧甲烷发动机”。 |
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参照SpaceX的星舰使用的猛禽发动机，200吨级液氧甲烷发动机被认为是可行的技术路线。但500吨级虽然不可调不可回收但已经整机试车成功了，按当年长征五号的进度，如果不变，最快后年也就是2025年装机长征九号，而这个200吨级的要多久以后就说不好了。 |
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11月18日，“星舰”进行第二次试飞，相比第一次试飞可谓进步巨大，不仅一级33台发动机全部正常点火，正常工作到一级和二级分离，而且发射台也完好无损。 “星舰”是一款起飞重量高达5000吨的超重型可重复使用运载火箭，起飞推力高达7590吨，是人类有史以来起飞重量最大的运载火箭，也是世界上性能最强大的可重复使用火箭。将来若能解决所有技术难题，它将成为世界上单位重量造价最便宜的运载火箭。 |
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“星舰”一级和二级分离照片 当然，我们也不用被“星舰”高得吓人的指标给吓倒。以目前我国的技术实力来看，我们也是有能力造出“星舰”的。 实际上我国的长征九号运载火箭运载火箭与“星舰”只差一台全流量液氧甲烷火箭发动机。 “星舰”说白了就是一枚改进版N1运载火箭，只是做了全方位改进。为了降低箭体造价，它的箭体采用造价低廉的不锈钢打造，推进剂换成液氧甲烷，二级为了高速往返太空，表面安装了防热瓦。为了降低发射成本，把“星舰”两级都设计成可垂直回收的箭体，同时把一级和二级的发动机都设计成同一个系列发动机，这样有利于规模化生产以降低成本。 实际上“星舰”总体设计都非常简单，并不过分追求高载荷系数，而是以尽可能降低发射成本为目标。就连制造“星舰”的工厂都极其简陋。因此“星舰”箭体所选用的材料的总体思路就是，在满足要求的前提下，选最便宜的那种，材料性能反而很普通。毫无疑问，“星舰”箭体所需的材料，我国都能造，而且还有性能更好的材料可选。目前，只有“星舰”所需的那种全流量液氧甲烷火箭发动机我国还没造出来。 |
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“猛禽1代”和“猛禽2代”全流量液氧甲烷火箭发动机参数对比 根据我国航天部门公布的最新消息，2022版长征九号已经改成类似“星舰”的设计方案。如果能够造出“星舰”所采用的“猛禽”全流量液氧甲烷火箭发动机，我国同样能够造出“星舰”。 由此可见，实际上我国的长征九号重型运载火箭与“星舰”就只差一台高性能全流量液氧甲烷火箭发动机而已。 当然，大家也不用灰心，我国已造出全流量液氧甲烷火箭发动机所需的关键材料，中国版“猛禽”发动机有望5年内研制成功。 什么是“全流量液氧甲烷火箭发动机”呢？ 其实原理很简单。只要先了解什么叫全流量火箭发动机就懂了。 全流量火箭发动机全称叫全流量分级燃烧火箭发动机，或者全流量高压补燃火箭发动机，是一种闭式循环火箭发动机。这种发动机有两个预燃室，一个是富燃预燃室，通过“富燃燃烧”产生动力，驱动涡轮，另一个是富氧预燃室，通过“富氧预燃”产生动力，驱动涡轮。 |
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四种火箭发动机原理动态示意图 全流量火箭发动机的最大优势在于，燃料和氧化剂都能通过全部通过燃气发生器的预燃室，最大限度地为其提供冷却，而高压补燃火箭发动机则只能做到部分燃料或者部分氧化剂通过燃气发生器的预燃室，冷却效果大大低于全流量火箭发动机。好处是，燃气发生器预燃室温度相同的前提下，全流量火箭发动机的燃气发生器输出功率相比高压补燃火箭发动机更大，可以给火箭燃烧室提供更大的压力，产生更大的推力和更高的比冲，单位面积推力也更大。 当燃料远多于氧化剂，在燃烧室燃烧就是富燃燃烧；当氧化剂远多于燃料，在燃烧室燃烧就是富氧燃烧。 多数含碳燃料以富燃预燃时都容易因不完全燃烧而产生积碳，因此，只有不含碳的燃料和液体甲烷适合富燃燃烧。富氧预燃虽然不存在不完全燃烧的问题，但却存在容易腐蚀金属和有机物的问题。 因此，实际上“富燃预燃室”材料更容易造，就是耐高温，有一定韧性就可以，反而是“富氧预燃室”材料很难造，因为绝大多数金属在高温环境下，非常容易被液氧腐蚀。 目前绝大多数分级燃烧火箭发动机都采用“富燃预燃”设计，后来前苏联造出了当时被认为不可能的特殊合金，这种合金能够在高温下不被液氧腐蚀。于是，前苏联基于这种合金，造出了至今仍然号称“神器”的RD170系列高压补燃液氧煤油火箭发动机。至此，人类已经彻底掌握了“富燃预燃”和“富氧预燃”技术，这两种技术合而为一的成果就是全流量分级燃烧火箭发动机。 |
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RD170高压补燃液氧煤油火箭发动机 事实上，伴随着“富氧预燃”技术的突破，前苏联就率先提出了世界上首款全流量分级燃烧火箭发动机RD270，只可惜，最终因科罗谬夫的病逝，以及前苏联在同美国的登月竞赛中被美国捷足先登而最终项目被终止。 由此可见，“星舰”所采用的全流量分级燃烧火箭发动机并不是世界首款全流量分级燃烧火箭发动机，它与RD270最大的不同在于推进剂不一样，前者用的是环保推进剂液氧甲烷，后者用的是剧毒燃料偏二甲肼、四氧化二氮。 随着我国双室推力达500吨级的YF130火箭发动机的问世，标志着我国在高压补燃液氧煤油火箭发动机技术上已经至少与前苏联持平，甚至可能已经超越前苏联的技术水准。 |
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海平面推力达500吨的YF130试车照片 既然前苏联在上世纪60年代就能造出全流量分级燃烧火箭发动机，那么现在我国自然也是有能力造出这种发动机的！毕竟我国YF100高压补燃液氧火箭发动机技术都非常成熟了，中国版RD180（YF130）都成功点火了，“富氧预燃”对我国来说已不再是难题。结合我国早已掌握的富燃预燃技术，造出中国版“猛禽”全流量分级燃烧火箭发动机也只是时间问题而已！ 根据航天科技集团六院公布的“八年九机”计划，我国计划在2028年前造出9款不同型号的火箭发动机，其中就有一款中国版“猛禽”全流量分级燃烧火箭发动机，编号为YF-215，推力达200吨级，而且样机照片已曝光。一旦这款发动机问世，那么，我国造出中国版“星舰”就不再是问题了！ |
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航天科技集团公布的“八年九机”计划截图左上角第一台为YF215 综上所述，我国长征九号重型运载火箭与美国Space X公司研制的“星舰”就只差一款中国版“猛禽”全流量分级燃烧火箭发动机。当然，如果着急使用，可以先采用YF130或YF135高压补燃液氧煤油火箭发动机，后期待YF215全流量液氧甲烷火箭发动机发展成熟后再更换。 |
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我建议先把网购七天无理由退换货，没收到货，质量有问题可退换货给普及到买房子这边。 再和我宏伟叙事。 |
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火箭发动机推力最大化，主要拼的是发动机的室压，发动机室压越高，火箭推力就越大。 长征9号的发动机如果能达到猛禽的室压330bar就好了。 |
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国务院津贴的火箭雕刻师怎么办？ |
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难度在钱。 中国的钱是一定要取之于民用之于民的， 你得能给出说法来。 资本家的钱可以去建萝莉岛也可以去放大呲花， 资本家高兴就好， 你说你拿上人民的血汗钱， 做一大呲花吧唧没了， 那弹幕里刷的“月薪3000”定能淹死你... 更新： 星舰第二发“星（舰）+箭”俱损， 都没回来， 但是获得了数据（doge） 更新： 星舰第三发“星（舰）+箭”俱损， 都没回来， 但是获得了数据（doge） 以及欢呼。 |
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认真说一下吧， 其实火箭有多大的推力，重来都不是瞎搞的。不是随便堆。完全是和火箭任务相关的。 比如给LEO轨道送卫星，或者给GEO轨道送卫星，这个火箭要多大推力，是根据一般的卫星质量决定的。 一般的LEO轨道是遥感卫星，高轨道是通讯卫星，或者气象卫星，这个卫星的重量，倒推出火箭需要多大推力。当然各国的卫星大小不一样，比如我们要送个风云系列，别人要送个锁眼系列。然后要造多大一个火箭。 对于大一点火箭，比如长征5号。是按照空间站发射要求，一次一个舱段，基本就是20多吨，然后火箭大小就定了。 对于更大的，比如登月，登火，也是同样的道理。根据任务需求造火箭，然后结合自己的技术能力适当调整，这才是工程。推广到造船，造火车，也是一个道理。 不能瞎造！ |
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劳动是没有价值的，需求才有。 无论是什么推力的火箭，做不做可回收，用什么技术的发动机，烧什么燃料。如果一年就拨款打一发，那你的成本都降不下来，永远都是手工业仙人搓的火箭。 对标马斯克的火箭最大的区别是马斯克的火箭要打几万颗卫星的星链，有实打实的全球几百万用户的需求，一年要打几百发，所以他用什么技术都是对的 |
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难度在于，这玩意儿的需求很有限。。。即便是PPT上，写的10年也就10几发需求。。。 如果只是为了登月，利用现有技术叠加的长十足够用了。即便是要叠加一个月面有人（小于5人）的驻留站，长十也勉强能够应付。无非就是多射几发。 按我鳖现行的航天计划，压根没有什么拉人上太空旅游/去火星移民的疯子设想。中航也是个体制内单位，靠拨款活的机构。没动力，没必要去做这么个玩意儿。 |
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难度在说服国家立项。目前并没有什么合理的太空发射需求来说服国家花这么一大笔钱搞一型超级火箭。 |
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不难啊。PPT上想怎么写就怎么写。 而且实际上也不算很难。 大推力煤油机不是难点，想造就造呗。 搞个20米直径的铁罐子，装二十台煤油机，七八千吨推力玩一样。 关键这玩意有用吗？ 但凡有用，也不会一直在构想，构想，构想了。 别人已经上天了，你还在构想，别人已经在改进分析问题了，你却在改PPT。 |
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是不是很熟悉这张图？ 这是在网上广为流传的一张，以此图来讽刺我国航天； 可为什么现在还有很多人始终认为我们某个航天国企发个PPT就说明我们已经确定路线呢？ 实际上就算在这些航天国企集团内部，也是有路线之争的； 就如同我们的隐身战机，有支持鸭翼的，那么肯定就有反对的； 同样我们的长征系列也是有争议的，有人赞同重型火箭配重型发，那么肯定就有人赞同多发并联； 当年之所以一直坚持一个路线，除了技术原因以外，最重要一点就是当年美国用重箭重发成功了，苏联多发并联失败了，所以我们一直以来选择的路线就是走重箭重发这种已经被验证成功的路线； 当年我们穷，没钱嘛，就只有集中资源走一条成功的路线，这很正常。 而如今时代不同了，我们有能力也有资金了，可以有更多选择了； 而且SpaceX的多发并联也出现了，也有成功的例子了； 有了先例，那么就有人出来争资源发PPT，这很正常啊，就算是技术大拿，也希望自己坚持的路线获得国家的支持，这不光是我们国家，世界其他国家都这样搞的啊。 可为啥总有些人喜欢对我们的航空航天事业言语带讽刺？是因为我们已经公开宣称要在2030年登月，所以急了吗？ 你先别急~ |
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最难点是多发动机并联问题里的发动机姿态控制 各个发动机的推力变化与即时分配是真的炸裂。我都不敢想计算时的方程与变量计算是多么复杂，尤其是喷口调整还有一定的延迟性 |
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难就难在美国。 要是没有空叉，NASA还在被波音吸血，载人航天全靠俄罗斯，再这样十年，长九、登月什么的，都搞定了。 结果，天不生空叉，火箭研究万古如长夜。 |
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难就难在这玩意到底准备造成什么构型。 |
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难度在于经费不足，看看老美往航天随便一砸的钱就是我们的好几倍。能搞成现在这个水平已经很强了。 |
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长九从来不是一个或几个型号，他是一个火箭家族，一个时代传奇的起点 PS: 笔者本人研究长九超过8年，阅读过的国内重型运载的文献不计其数，总量以GB计。笔者以民科自居，是因为蔑视过去那些曾诋毁长九的砖家（知乎的某些写手筒子不要自嗨，你们还没那个诋毁长九的资格，亦没有做砖家的资格）。 ========= 补一下，其实cnki里面，全文检索"重型运载+火箭"的关键词。获得的各类文献都有，远远不止1GB。还有一些文献和重型运载无关，只要你看多了重型火箭的文献，自然知道这些看似无关的文献里面说的是啥，比如甲烷发动机，煤油发动机的文献里也有一部分和重型运载有关的信息。 本人曾于2020年在航空航天港公开过1.2GB不重复的航天文献的百度网盘链接（后来链接被禁了）。内容大部分都和重型运载相关。文献数量不是200篇，大约一千多篇而已。 当然很多重型运载相关文献，内容并不是说的某款长九。而是阐述细节或者中国重型运载的某一部分发展细节。 另外还说一下，去年4月以及去年底到今年初，重型运载相关文献中，非常明确是老版本长九的文献都有两篇，一个是芯级5台YF130的长九版本（老光杆半长九，即CZ9B），另一个是描述4助推版本长九的飞行控制问题。 ========= 下面两张图来源于2023年“中国航天日”首届深空探测（天都）国际会议的固体火箭/助推器分会议。 这两张图，实际公开了之前从未公开过的11/16版长九的一种高级构型。即起飞推力高达8000 - 8500t级，高度超130m，起飞重量可能远超过5500吨的固体助推捆绑大煤油版长九设计。这个长九极有可能是YF135的预定装箭对象。老长九的第一级高度其实只有30米左右，而且一二级高度相差不大（二级大约24-30m高），而这个长九第一级长度明显是其二级的2倍多，所以这个版本的长九，高度至少应该在原11/16版长九高度(104m)上增加30m高度（大约135m高）。 |
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高层级版长九-推力8000t |
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8000t推力级长九-图源 |
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2011/2016版老版长九的一级大小，可以看到8000t推力级长九的储箱比原来大一倍 最近这个2023年“中国航天日”首届深空探测（天都）国际会议，上深空会议论坛上的几张长九类星舰的构型P图（见下图），让无数叉粉狂欢，其实笑掉大牙。 长九版星舰构型图，明显是P的图，见下图，所谓星舰版2级，是直接在长九的二级版本上改的。现在新长九的二级其实早就被发现有问题了，仔细看下图中的长九的第二级第三级，注意到没有，那两个畸形的储箱。11/16老版本的长九最大被砖家们诟病的地方（当年发明和传播长九摊大饼的主流意见的人，鼓吹长九下马的人，敢不敢自己认一下帐？），就是所谓一级摊大饼。现在的新长九，一级好像不摊大饼了，改摊二级和三级的饼了吗？ |
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长九版星舰构型图1 |
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长九版星舰构型图2 为啥笔者这个民科能且敢鄙视航天爱好者圈和自媒体空叉粉的所有砖家，实在是，自新闻传播出来，笔者除了看到某些粉丝无原则狂欢，就没见到一个认真分析过长九外形和数据的。 没有认真的分析过（大概率是没能力分析），也就没人意识到，所谓新长九的二级和三级现在有多不合理。而且这种不合理，直接和长九一级复用的需求是背离的。此类复用设计，在国内复用运载设计文献中结论是，这种设计在二级入轨的低轨火箭里是绝对属于错误的和不合理的。 新长九的所有构型，特别是最近几个月出现的一二级采用甲烷燃料的长九。其第二三级设计都出现不合理。原因很简单，现在外界所有讨论的长九最大构型的数据，都是源自龙乐豪院士，17年公布的长九的设计参数。即起飞重量4137t，起飞推力57600KN。LTO运力50t。最近2年出现的光杆版长九(新长九)，基本所有公开的参数都在往这几个数据上凑，除了两款甲烷长九的起飞重量和推力数据有差别之外，其他火箭参数都差不多。这才是问题。 最近2年的长九光杆构型中参数异化严重的两个甲烷版长九，第一款甲烷长九是26发200t甲烷机的第一级布局，起飞总推力5200t，而起飞重量还是4137t左右。这说明什么问题？说明起飞推力57600KN的长九，起飞重量可以远远不止4137t。leo运力实际不止公开的140-150t（老长九数据是140t，最近2年统一改150t），所以当年那些瞎扯运载系数的人，根本就没搞清楚一件事：中国航天一直就没公开真正的长九的最大最强的运力能力。现在所看到的长九数据，只是中等档次长九的构型中的一批设计变形。 =============== ps: 长九原始目标一直是发展一款使用寿命至少30年，可以覆盖低轨LEO 100-200吨或以上的一款重型火箭，他其实和长2火箭一样，会渐改30年（长2火箭是上世纪80年代一直改到2010年，原型是光杆火箭，通过改2级，加氢氧上面级，加助推，慢慢的发展成一个火箭家族）。而现在大家看到的，只是最多延展到2040年前的长九的发展改进计划。而最近2年的最新的长九设计，是检讨和反思11/16版长九的问题，老长九的核心问题就是整箭设计时，过于考虑捆绑助推构型优化（一开始就是各种捆绑设计），最后在2015年之后，产生复用需求时，才发现原有的捆绑优先的设计，造成一级光杆运力时，箭体推力严重不足（芯一级），形成的结果就是结构质量不合理：老长九是光杆构型下，因为一级推力严重不足，造成结构质量占比过大，性能不佳。也就是说老长九的一级放在捆绑构型的火箭中是最佳的设计，但是光杆长九是最差的设计。而长九复用，主要的方式就是光杆（这也是长九B出现的原因，在2017年龙老的PPT之前，光杆长九从未出现过）。 老长九一级优化是为了捆绑构型而优化，这就是老长九一级被大饼的核心原因：一级计划装燃料太少。老长九的一级本来用共底技术加高几米装2000吨燃料问题不大，但实际设计只装了1200吨燃料，这事为什么呢？因为老长九芯一级推力只有2000吨，光杆起飞重量限制在1600t。此时起飞推重比仅1.25。这个量级的光杆长九要复用1级实在太难，对载荷影响太大。所以只能推倒重来。 长九一开始，LEO规划就是从100-200吨范围，原来是划为100吨基础型，130吨拓展型，150-180吨增强型，200吨以上核热型。长九100-130吨级其实就是捆绑版土星5构型，而150-200吨构型是基于战神5/sls的氢氧大固推构型，原计划应该是两种长九都会推，就如同现在CZ5和CZ10的关系一样。现在的新长九，实际上应该是取代原来leo 150-200吨的氢氧大固推版本的长九。老版本长九是不是真正取消，还需要观察几年。 其中LEO180-200吨或以上的长九，才是高端长九，LEO 140-150的是中端长九，LEO 100t是入门级长九 =============== 实际上老长九设计是很优秀的，直到现在，他真正的能力也比星舰构型要强得多，技术难度也大很多。现在大家看到的新版长九，其实是结构更加简单，技术难度相对降级（主要是省掉4个液体千吨级大助推的捆绑技术）的版本。当然实际上运力也更差。 比如最新的甲烷版长九（一二级都是甲烷，起飞推力6100t，起飞重量4400t），和老长九比，起飞推力增加350吨，起飞重量大250吨。而和甲烷第一版长九比，三者LTO运力和一样（二级氢氧，一级只有26发，起飞推力）。起飞推力大增加900吨，起飞重量大250吨。 所以可以说新长九的运载系数和能力，是不如老长九的。原因就是最近4400t甲烷长九的二级采用了甲烷动力，比冲比之前版本的长九都要小（小80-90s），所以同等运力下，最新甲烷版长九二级要增加250t燃料，才能获得和之前同样的性能！！！ 下图是这段时间流传的最新版长九的一套细节参数，这个长九起飞重量是4137t的版本，而不是4400t的版本，4400吨的版本就是二级增加约230t，三级减少20吨的长九版本。 |
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不靠谱PPT数据 其实大家用星舰的数据比一比，就知道新版长九的二级有多小。星舰一级9米直径，70米高，燃料3300-3400t。二级总共50米高，载荷舱实际内部高18米，外部约20m，因此，星舰的二级储箱加发动机总高30米，燃料1200吨。你仔细算一下，星舰储箱每米高度大约装50-53吨的燃料。 而长九呢，长九一级据传52m高度，这个高度的容积和星舰70m高度容积差不多，长九略大一点。所以上图中一级装3420t的数据是可信的，长九储箱每米可装75吨以上的燃料，600吨燃料才8米高，看看前面图中储箱的高度，明显是高度低于宽度，所以可以肯定长九的二级高度，大概12-15m就够了（发动机如果不采用高膨胀比喷嘴，发动机高度撑死也就3.5m，采用高膨胀比喷嘴，大约6m高度以上），所以上图中二级高度和大小（白色部分），确实看起来显得方正（12:10.6或15:10.6）。PS说一下，那个三级分解图其实是瞎做的，那个图其实错误点很多，黑色部分是储箱壁才对，但是二三级白色主体占的空间太大，是妥妥的浪费空间（黑色部分到底是干啥的？）。二三级有这么大空间可以浪费，追求啥共底？特别是一级要共底是干啥？ 共底储箱最大的麻烦是啥，不仅是价格贵，关键是复用之后，检查储箱内部隔断的保温层是否牢固贴合，这部分比较麻烦。所以复用共底储箱是不合算的，重型火箭二三级每一分空间都要合理利用，为的是降低整箭的高度，看看星舰二级怎么干的。星舰1级是直径小，装3300-3400吨燃料就直接去70m高度了（不得不共底），空叉为此也很头大，所以后来降了1m高度，还大吹特吹的一翻。而最新版星舰计划（马斯克23年4月说过），大约是整箭增加10m高度，主要就加在第二级，为的是二级再加300吨燃料和50吨载荷，这个NSF上有人一年前就出了仿真资料。 问题来了，新长九被质疑的问题，就在于二级实在太小了，比星舰的二级1200吨，少装了一半的燃料，这导致了什么问题呢？就是新长九的一二级的级间比过大。比星舰的级间比，甚至猎鹰9的级间比还大！！ 级间比的问题，可以读一下笔者的文章 为什么这么多年直到马斯克出来才想到做可复用火箭？ 里面上万字的解答。 总之新长九二级级间比达到6以上，而猎鹰9只有5.2，而星舰则是3.6以上。这样的设计参数会导致什么样的结果呢？ 就是星舰一级可以提供的总DV在3800m/s左右，而长九一级提供的总DV在4800m/s，新长九比星舰的一级总DV高了一千左右（星舰是5000-5350吨的起飞重量，长九才4137-4400吨，用火箭公式算一下就知道）。也就是说，这时候长九回收的再入速度，是远远大于星舰一级的，导致需要一级在高空需要更大的减速和转向消耗，这个消耗的dv甚至比猎鹰9都高。而猎鹰9搞那么高的一级速度，实际是因为二级要当上面级用，因此一级总dv才必须高一点。长九的设计本来就有三级专用深空上面级，搞那么高一级的再入速度干啥？结果是造成复用时，一级需要更多的燃料做高空减速，同时还要增加一级的防热处理（重量呀）。这不是吃多了撑的，没事干吗？这也是前面说的，国内火箭回收文献早就强调了，如果要追求高的LEO入轨质量，一二级级间比就不要搞太高，3.6是比较合适的。现在新版长九只是为了二级复用，搞出一个6以上的疯狂级间比。这是要延续长征7的槽点，继续被鄙视2级干质比吗？ 此外国外仿真星舰一级返航阶段(来源nsf)，在高空转向的那几十秒，直接烧掉约200吨燃料，然后着陆的时候大约40-50s才消耗25吨燃料。不敢想象现在这个设计的长九，一级回收，将浪费多少燃料。 这就是为什么国内回收火箭，一直说一二级间比要控制在3.6，低轨运力才能最优化。 所以真相只有一个（PS，背景画面,柯南出场....） 现在公开的长九，只是谈资。中国航天只想表达，长九15年以后，会上二级全复用的长九。至于那个长九是啥样子，现在只是找个不专业的人，P个想象图给你看（画外音：保密需要）。 谁说二级复用一定是星舰那个样子？星舰的大载荷出舱问题解决没有？谁能解决？货舱版的复用飞行器运力低下，又不是现在才知道，航天飞机，自重70吨，入轨载荷才25t，用掉的是重型火箭的推力和燃料消耗，最终运力和德尔塔4差不多（小快2000吨），这才是航天飞机用不起的真相。而一个货舱受限制的长九，货舱出舱效率只有标准模式的1/4甚至1/8的全复用长九，真有啥研制必要吗？ |
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折叠机翼版的载人航天运载器 上图是给老长九配套的某个航天飞机设想（重复3次，只是概念设想，只是概念设想，只是概念设想）。这玩意加载荷全重70t（干质量比航天飞机轻20t，才50t）。这个长度和重量，基本是只能双助推的老长九打（光杆老长九估计打不动，总推力太差，leo差5-15吨运力，CZ10载荷部分高度不够）。我想说的是，全复用长九，不能是二级用这玩意（货舱和载人都换成储箱），然后顶个载荷，不更香吗？最近新闻里返回的某复用飞行器，结合龙老提过两次的AT-1b（这个不是这两天的那个小航天飞机，那叫有翼火箭，带储箱的，航天飞机的储箱只负责轨道机动，不管入轨），你可以问，为啥不能是有翼火箭呢？国家其实已经在搞300-400吨级的有翼火箭了（验证机就是龙老提的AT-1B，飞2次了，这个验证机是160t级的）。验证机和300-400吨的载机，见下图 |
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其实上图说的是，入轨载荷5吨，不入轨，1wkm载荷60t 所以，真心希望，某些叉粉的星舰狂欢能消停一点。 回到主题，新长九真正的价值是，你如果真能理解长九的研发目标，才知道它的天地有多大。 长九是中国航天计划研制的一种能在2030-2060年的30年生命周期里，在重型运载领域持续保持领先的一款产品。这话不是笔者编的，是八股里的（这是对航天内部宣传的八股，不是写给老百姓看的，不是为了吹政绩的八股，是宣誓决心，立军令状的八股）。 现在公开讨论的长九，只是长九30年发展道路中的头10年的计划罢了。你怎么能知道长九不会捆绑构型？在今年4月之前，有人告诉过你老长九还有一个8000-8500t的固体捆绑构型吗（尽管本民科公开猜测他已经3年）？而现在你看到的长九，明明第二三级还有巨大的燃料空间（老长九是一级有燃料空间，新长九相反），第一级却要去搞啥费力气的共底储箱，共底储箱最重要的目的是为了降高，为了降6-7m的一级高度，实际上，新长九二三级随便就有10m以上的高度空间，看看上面600t的二级撑死才15m高，140吨的三级撑死也就10-12米高（氢氧动力），114米-52米-15米-12米=35m的载荷舱高度，你看图上那个载荷舱像35m高吗？实际上载荷舱有24-25米高，已经是地表最大了（直径10.6可以扩到12m以上）。所以新长九二三级至少有10m高度现在在图里是对不上号的。 更重要的是114m的长九长径比只有11不到，而SLS和星舰长径比超过13。长九往上至少还有20-30米的扩展空间。 所以只会有2个结论，第一是，现在的长九二级还会扩大。扩成至少1200-1700吨的二级。长九一级极限控制高度，核心目的是为了和后续捆绑助推兼容，因为助推也有长径比限制，5米助推，长径比需要控制在10左右，所以50m是极限，最好是不到50m（45-48米），捆绑助推也是两种：1液体千吨级，2固体1500t级。，第二是，长九一级会降高，让出600-1000吨燃料给二级。 PS：最近youtube上有一个国外小有名气的航天频道，在其评论星舰首飞失败的视频中，有一段说明，他有个匿名的信息来源，说长九最初构型可能30台发动机，但最终可能达到50台发动机，50台发动机，恰好是30+5*4。信源视频:https://www.youtube.com/watch?v=XZqi6mf3mwI 所以不用怀疑新长九的推力能不能达到7000-8000吨，大家需要在仰望星空之后，问自己一个问题，未来10000-12000吨推力的长九之后，天梯的时代能到来吗？ 下图是今年3月初，两会期间，介绍容易总师时的电视画面（她也是长九的总师之一），画面中的重型运载，除了发动机部分比较可疑，更接近笔者认可的新长九光杆设计，图中可见，巨大的二级。这种一二级比例，在此之前的中国火箭上从未见过。央视这种新闻的视频素材供应，一般都是科技集团提供，不会是随便采用第三方素材。 |
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一二级比例异常的重型运载 所以，你认为你了解PPT版长九？不，笔者可以百分百确认，没人知道，长九的秘密太多了。 最后，嘲笑长九还是PPT版的人，我只想乐。 ============================= 长九还是26发200t甲烷的时候，我就知道长九一级不可能只有26台200吨甲烷。 国内200吨甲烷只是200吨级，这个200吨级甲烷机存在有超过10年了，最早09年就有文献讨论。文献作者就是张小平。现在国内蓝箭的200吨级甲烷就是他在搞。200吨级甲烷是不是只有200吨级不好说，第一版26甲烷的长九是5200t推力，加4台甲烷就成了6100吨推力，这4台是增加了900吨，也就是每台220t推力，而蓝箭航天的200吨甲烷机海平面就是2200kn级的。 我多说一句，10.6米箭体，按1.8米直径的喷口，能放30台发动机，而国内甲烷机的喷口直径大约1.5米（膨胀比46-50），猛禽的喷口偏小（膨胀比34），直径约1.3米。 中国要愿意搞小膨胀比的喷口也是可以的，发动机推力不变，但是比冲下降10s左右。 还有中国甲烷机大约变推力范围是40-110%还是40-120%。也就是说最大推力200t，实际是可以跑到220t的 ============================ 给看不懂本文的叉粉。 本文说的是，现在大家看到的类星舰二级的长九，谈不上官宣。国家真正说过的是只有一句“长九会具备二子级再入重复使用的能力”，这次星舰版长九，大概率是深空会议，临时要出一个PPT，然后找善于作图的人PS了一张（院士和领导一般电脑作图能力很差，图片经常长宽比都不对，去看龙老PPT就知道），作图的人要么不懂，要么也就是个叉粉，然后照着网上找的参考图，拿PS直接改了。其实主讲需要表达的是，中国也追求火箭的二子级复用的能力，具体什么方案，先研究，反正还有15年以上的时间，可以慢慢改。 所以拿一张P的图来说长九学空叉怎么怎么了，本就有点搞笑。这图传到外网，也惹了笑话，当然有人讥讽中国航天只会抄，还说长九的方案会改到星舰炸成功为止（说这话的人还是和马斯克比较熟的一个人），而比较专业的国外航天爱好者，其实是不看好的，因为本来对星舰的一些设计就无语，他们疑惑的是，中国航天这么专业的系统，怎么会抄这种设计？ 特别讽刺的还是在深空论坛这种地方，其实全球航天工业的专业人士大体上，都觉得星舰这个设计实现入轨是没啥意外的。大家真正接受不了的是星舰的运用方式，一个是通过加油实现化学能深空，一个是火星城镇工业的话题。马斯克败掉自己在专业圈人品的就是这些话题上太不专业了。所以，最近长九这个类星舰构型，去扯深空领域，这是要干啥？！！！ 难道中国航天会去学星舰用化学能登月登火？知道最近美国航天工业界，都在“乐”：空叉星舰拖阿尔忒弥斯的后腿了吧。去年所有人还担心是SLS出问题，现在才知道SLS是最稳的那个，星舰那个HLS登月计划表（节点规划）现在在美国那边被形容成灾难性的。这还没入轨呢，低温环境下轨道千吨级加注才是更大的坑，星舰那个箭体落月和复飞更是坑王之王。其他不说，这次地面起飞的加注低温燃料过程，各种延迟和排故，知道专业的人怎么思考吗？你告诉这些阀门冻死的问题，是不是在空间绝对不会出现？还有空间储存巨大蒸发问题。出了怎么办？打几个马斯克上天去修？ 所以，这个星舰构型的全复用二级，载荷出舱能力只有标准火箭1/4到1/8效率（能力）的星舰，对于轨道上组装千吨级星际核热飞船，和同步轨道上组装KM级空间太阳能电站，没有任何帮助。而这些都是2035-2045年中国航天的真正重大的节点目标。就星舰那个焊死一半载荷舱的设计，开舱面积小，你载荷舱再大出不了舱扯啥好（星舰载荷舱容积只有SLS的一半，更比不上新长九），对于深空真是最大的鸡肋。 所以明白没有，长九一直就是一个火箭家族，而不是以星舰为目标的专用冒傻泡火箭（中国航天要真干了，大概率会被全球专业机构当笑话）。不能说星舰这个构型中国绝对不会研究，它最多算长九家族中的一个小分支罢了。能不能立项都是问号。 PS，笔者反对星舰二级这种把载荷舱和二级动力系统刚性连接的设计，喜欢的复用设计是，载荷仓独立顶置(不要刚性)连接，二级动力独立返回，在整流罩也可以独立返回复用的今天，为啥非要弄个刚性固定在动力系统上的载荷仓呢？从航天飞机开始，这种内埋货仓就是坑王。我们何苦去学。当然这些叉粉不懂。 ==================== 这里说一下火箭的潜力怎么看，其实就看两点 1. 能实现的起飞级最大推力 2. 能起飞的最大质量 前者和发动机数量，类型有关，如果要回收复用。需要有特殊设计，如果可以实现捆绑构型，火箭潜力更是巨大 后者主要限制在直径和长径比上（决定了圆柱体的容积嘛，然后就决定了燃料质量，初中数学就应该能明白的）。捆绑火箭的好处，就是等于助推等效提高了一级的直径，增加了起飞质量，只要推重比满足1.2以上，理论上就是可以成功的，只是代价如何。 发动机数量，从长九的直径就可以看出，绝对可以比星舰多装，而发动机的总推力，特别是考虑了捆绑的可能以及固推的可能之后，长九最大推力上万吨的可能性一直存在。 星舰这方面就差很多，关键是它很难发展捆绑构型。捆绑有两种，一种是同直径的CBC捆绑，一种是不同直径的常规捆绑。星舰这级别很难做到同直径捆绑，因为整体长径比高度已经到14了，二级高度（也就是燃料卡死了，也是重猎的问题），载荷舱也是。你光增加起飞推力，问题是再入的代价太大，那个载荷舱也装不了多少东西。所以CBC构型的话，星舰二级和载荷仓无法同等比例做大，CBC失去了意义。而传统捆绑，则因为1星舰没有合适推力发动机（单个助推火箭的干质量达不到100吨，就会因为发动机推力太大，无法着陆），其次就是一级70米高度，传统助推长径比做不了那么高。而助推的捆绑点需要3个，助推不够长的话，中间储箱部分还无法安排承重环，所以实际星舰构型是很难实现捆绑构型的。 而新长九最大的好处是，一级不高（45-52m），弄个5m助推还是可以努努力的，而固体助推更不在话下。而现在新长九的内部空间（长径比才11不到），二级三级都是装不满的，所以才会看到龙老ppt里，新长九的高度一直在114-110m高度横跳（110m是最新的版本）。 所以新长九的二级弄个1200-1700吨的燃料体量（二级高度22-30m），一点难度没有，加上30m的载荷仓。整箭也才110-120m高（这里再装个20米的第三级，整箭130-140m，长径比也才13），此时起飞重量大约就超5600吨了。起飞推力有6700吨以上就成。 所以长九实际不可能学星舰那个外形，学那个外形是自己限制自己（把后续发展空间废掉了）。当然纯学术研究目的星舰长九除外。 长九设计者对变更长九构型，特别是最近2年新长九的二级三级的设计变化，可以反馈出，长九设计者对10.6米箭体的容积增加后面的因素好坏后果门清，他知道二级三级扩容了，但是公布出来的整体参数变化很小（起飞重量和推力），高度还增加了（从103增加到114，容积变大），以前收腰到7.5m的新长九（21年-22年初）。还看不出二三级的空间问题，问题还不明显。而最新的几款新长九，做实二三级也10.6米箭体，同时还执行二三级共底的设计（再说一次共底的设计核心是为了降高，土星5就这样），说明真正的长九芯级可以有效承载的重量会很大（和16版长九是反的），远超星舰，这也是后期一定会上助推的一个理由。因为这种超级版长九起飞级推力还是小点，需要夹几个助推再加把劲。 =========== 2023.05.10 修改 11/16版长九工程化其实都进行大半了，老长九的每一个零件数字化都完成了，几十万零件的3D图纸+虚拟化装配和仿真。现在公开的成品，主要是三款核心发动机和储箱，以及承力结构在试制。老长九的时间节点就是2030年前后，所以整箭到2027年才会开始拼在一起。现在是看不到整箭的。那个10.6米的长九才没有进度，总体都没定下来，主箭体承力环还没确认成功（部件里除了甲烷机，唯一在干的）。国外的专业航天领域的人，基本上是不信长九做到这个程度，还会把前面工作彻底推翻的。油管上一个月前（2023年4月初），有个老外的航天频道专门讲长九的一期节目中，提到过这个看法。 本文核心说的是，那些做PS的人根本没仔细想这个问题，因为星舰那个设计，其实和长九已知的所有既定任务都冲突，对深空完全没有帮助。所以才是星舰构型不可能成为最终方案的真正原因。星舰货舱比长九的小多了，特别是有效利用率（这个核心是舱门设计），就是开舱后实际出来的载荷大小是多少，长九的最主要的任务是空间基建和深空。星舰那个构型反而是不利于深空载荷的，空间基建，比如同步轨道的空间太阳能电站，星舰构型根本上不去同步轨道，其次货舱限制了大尺寸载荷的进出（1km长的空间电站，你好歹得打30m长的桁架段比较好，吃饱了撑的，反过来因为出舱问题，非要弄个成14-15米的桁架来打，桁架主要是体积占地，重量并不大），星舰构型对我们航天目前来说纯属鸡肋。星舰这构型打油罐（氢罐）还是有可能的。问题是谁真需要油罐（氢罐）？ 给评论区某个叉粉看张图，原图2020年制作，所以21版长九不包括在内。这个是早期重型运载的构型演化树，注意看B4-C1构型，芯级是6m版长五，芯一级7台YF100。相关研究在2005-2010年，H系和F系，后来进化成11版长九（2011年7-8月长九正式赋予型号编号时文献中公开的型号，和现在龙老ppt提的11版长九不是一回事，今天的11版长九当年没公开，今天的11版长九实际是15-16年公开的），注意B4和C1构型的助推。此外下图中B3,D3,D4,F1,F3都是5CBC构型，你说新921抄猎鹰9？航天只是把历史方案中某个版本拿出来改进 |
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2005-2010年，重型运载演进进化树 |
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远景没有需求。 这是最致命的。 近期就一个登陆月球有需求，然后呢？中国的火星计划优先级并不高。 世界科技没有殖民火星的能力和需求，就算再给马斯克500年，人类殖民火星的必要性也存在疑问。 所以，一个世界最大发展中国家，搞海底城的回报都要比搞火星城的需求强，毕竟海底城立即马上可以变成钱——海底采矿和旅游。 |
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难在复杂的大系统效应，特别是冲击振动噪声加疲劳等等效应，细微差异都可效应发散，需反复摸索！ |
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以前的火箭都是在举国体制下【包括美国】研制出来的！并且摸索出一套所谓科学的流程，对火箭设计的规范，以及火箭冗余设计，都有严格的要求。像马斯克这样打破常规的设计，绝对不可能在别的国家发生。具体的说就是：以前的火箭结构工程师，好不容易把重量降下来，就会有人发明新的安全装置把重量给补回去，为了安全可靠还会增加新的冗余设计。多年来火箭的结构重量一直在下降，干质比却一直上不去。所以猎鹰火箭用垂直降落的方式回收，全世界的火箭工程师都认为不可能，或者认为即使做得到也有重大的安全隐患。 马斯克运用第一性原理：假设某个零件要失效，靠冗余设计去保证安全。不如设计出不会失效的零件。听起来好像天方夜谭，实际上是可以做到的。任何失效的零件都是有原因的，在发射组装前找出可能失效的零件才是问题的关键。随着精密的无损探伤仪器的发明，测试手段的改进，现在越来越容易发现零件有没有问题？追求零件的可靠性，是提高零件本身的可靠性，而不是它的备份零件。 |
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