长征5号这么快就推出改进型长征5号B?其实它们只是任务不同

 

2月5日,随着长征5号b遥1火箭被安全,运抵海南文昌发射场,宣告了我国第三阶段载人航天工程正式,进入了实施阶段,...



2月5日,随着长征5号b遥1火箭被安全,运抵海南文昌发射场,宣告了我国第三阶段载人航天工程正式进入了实施阶段,而这首枚长征5号B火箭此次承担的任务就是为了发射新一代的载人航天飞船实验船。

对于不少对航天火箭,不了解的读者而言,看到长征5号b这个编号一般都会,想当然的认为,它肯定是去年年底发射成功的,长征5号的改进型,但实际并不是这样的。严格来说,长征5号和长征5号b只是同一型,火箭根据任务不同而搭配组合的不同构型而已,它们并没有技术上谁先进,谁落后的区别。


图:运抵海南文昌清澜港的,长征5b分段




图:运抵文昌发射场的长征5B芯级

其实早在长征5号火箭预研的时候,设计人员就已经确立了模块化和积,木化的设计思想,他们设想以正在研制中的两款大推力新型发动机,来设计出多个动力模块,这样在实际任务中就能,根据所要发射载荷的不同,灵活的选择不同,的动力模块,然后将它们像搭积木那样组合成所,需要的任务构型。这样不仅能够最大限度的避免,运力浪费,节省发射成本,而且形成系列后还可以,简化型号谱系,淘汰掉部分原来,的老长征火箭。


图:YF-100发动机


图:YF-77发动机

最终这一设想在YF-100型120吨级补燃,循环液氧煤油发动机和yf-77型50吨级氢氧发动机研制成功,后得以实现,同时航天技术人员又以长征3号甲火箭,第三级使用的yf-75燃气循环氢氧发动机改,进出了yf-75d型8吨级膨胀循环,氢氧发动机。

有了这三型发动机做基础,技术人员很快就设计出,了四种用于组合的模块,它们分别是两种助推,模块和两种芯级模块:

助推模块根据直径的,不同分别有使用两台yf-100发动机,推力达到240吨级的3.35米直径助推器和使用,单台yf-100发动机,推力120吨级的2.25米直径助推器。

而芯级模块则是根据,发动机的不同分别有使用两台yf-77发动机,推力100吨级的5米直径,芯一级发射模块和使用两台yf-75D发动机,推力16吨级的5米,直径芯二级推进模块。

而以这四种模块,设计人员又组合出,了6种有较高使用价值,且容易控制的构型。


图:长征5号的六种构型

这六种构型分别是:

采用一级半结构,由5米芯一级模块加两个3.35米直径助推模块和两个2.25米直径助推模块组合,而成的a型,它的起飞总质量达到了622.5吨,主要用于近地轨道运输,最大能把18吨的载荷,送入近地轨道。

而b型则同样,是一级半结构,同样也是用于,近地轨道运输,它与a型的不同,就在于把两个2.25米直径助推器也改成了3.35米的大助推器,所以它的起飞推力更大,运载能力更强,能够把25吨重的,载荷送入近地轨道。

而C型则是和B型相反,它是把A型的两个3.35米直径大助推换成了2.25米直径小助推,所以它的运载能力,就要比a型更弱,只能把10吨重的载荷,送入近地轨道。


图:3.35米直径助推器

前面这三种构型都是用于近地轨道运输,而剩下的三种构型则是全部用于,地球同步轨道运输,由于轨道的高度更高,所以它们都采用了二级,半的结构。

其中d型构型就是在a型的基础上加上了,一个5米直径芯二级推进模块,具备将10吨载荷送入,地球同步轨道的能力。

而e型则是在b型的基础上加上了,一个5米直径芯二级推进模块,具备将14吨载荷送入地球同步,轨道的能力。

同理,最后的f型就是在c型的基础上加上了,一个5米直径芯二级推进模块,具备将6吨载荷送入地球同步,轨道的能力。


图:已经进行过3次发射,的长征5号基本型,它实际上最初的长征5号,e型。

不过虽然构型够丰富,但实际使用中并不是都,用得上,而且这些构型运力,上也有重复,所以最终就选择了以e型,作为长征5号的基本构型来优先发展,也就是去年发射的长征,5号遥1、遥2和遥3箭的构型(原本D构型是基本型,但它的运力只有10吨,比E型弱了些,所以被抛弃了)。

而长征5号基本型去掉芯二级模块的简化型b则作,为了近地轨道运输的优先发展型,也就是这次要打的长征5号b遥,1箭的构型。


图:美国德尔塔4火箭,全部使用氢氧发动机,是最高级的运载火箭。

就单纯发动机的性能而言,国产的YF-100和YF-77与美俄同类发动机相比,并不十分突出,但是由它们组合而成的长征5号b的整体,性能却非常靠前,目前全世界投入使用的,近地轨道运载火箭中,只有美国ula公司研制生产的德尔塔4火箭和spacex公司,研制的猎鹰重型火箭在运载能力上能超过了长征5b的25吨运力。

其中德尔塔4一级和两个助推,各使用了一台313吨推力的rs-68A发动机,近地轨道运力达到了28吨,而重型猎鹰一级则是使用了27台80吨级,推力的默林1d发动机,但是由于猎鹰的一级,和助推都要回收,燃料不能全用来运送载荷,所以在回收的情况下它的近地运载,能力也是28吨左右,当然如果不回收,则运载能力可以猛增,到63吨。


图:SpaceX公司研制的猎鹰重型火箭

正是由于长征5B的运载能力非常强,所以它在我国载人航天的发展,规划中注定是要承担极为重要的角色的,在未来新的空间站的建设、载人登月工程和运送火星,探测器等方面,长征5b都是不可或缺的投送,和运输工具。

而这次将由它送入太空的新一代(新,一代)航天飞船试验船,就是以上这些工程的,第一步,与老的8吨重的,神舟飞船相比,新的航天飞船重量,大幅增加,而且还分为了14吨级的,轨道型和21吨级的登月型两个型号,而这两个型号目前都只有长征5b,能够送的上去,所以长征5B必须成功,也一定能成功!(文/向元烨)

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