第121章 长江七号

　　长征九号火箭还处于研制早期的可行性论证阶段，

　　长征九号早期两种论证方案

　　长征九号早期两种论证方案

　　航天部门不仅要向政治领导人阐述它在登月项目中的必要性和使用上的扩展能力，更要说服他们长征九号火箭是一个经济上可承受的项目。中国重型运载火箭数年来方案的变迁，可以说是从不切实际的诱人梦想，到脚踏实地的扎实设计的过程。

　　早期二级半构型方案

　　早期二级半构型方案[8]

　　参照美国的阿波罗的土星五号火箭和星座计划的战神五号火箭，我国长征九号火箭论证初期运力指标瞄准了战神五号的130吨运力。[9]早期论证中曾提到研制600吨级液氧煤油发动机和200吨级液氢液氧发动机，甚至提出了使用千吨级固体助推器的方案。龙乐豪院士的论文中，以这三种火箭发动机构成两种二级半构型组合，其近地轨道运力均为130吨，和战神五号的设计指标相当。[9]

　　随着论证的深入，结合我国实际需求和技术水平，长征九号的指标有了不小的调整。根据2013年航天科技集团六院院长谭永华发表在《宇航学报》上的论文，我国以载人登月为目标进行了重型火箭的论证，考虑我国航天发展需求、技术保障和工业体系，以及动力型谱发展等因素，最后决定研制500吨级液氧煤油发动机（或480吨级液氧煤油发动机）和200吨级液氢液氧发动机（或220吨级氢氧发动机），以此为主动力重型运载火箭采用三级半方案，其中4个助推器个采用1台500吨级液氧煤油发动机，一级采用4台500吨级液氧煤油发动机，二级使用2台200吨级液氧液氢发动机，三级采用2台50吨级液氧液氢发动机高空改进型。长征九号重型火箭的起飞推力约为4000吨，起飞质量大约为3000吨，近地轨道运载能力约为100吨。[9]

　　2016年4月14日，在龙乐豪院士公开讲课的PPT中，

　　龙乐豪提出的三种构型

　　龙乐豪提出的三种构型

　　提到有关重型火箭的三种不同构型，三种构型采用模块化、系列化、通用化设计。而在2016年10月的《深空探测学报》上的论文中再次提到了这一构型，其中助推器直径扩大到5米，采用2台480吨级液氧煤油发动机，起飞质量达到约4000吨，起飞推力达近6000吨，近地轨道运载能力约为140吨。[1][10]

　　研制进度

　　中国的重型运载火箭已完成深化论证，

　　孙纪国有关中国重型运载火箭的PPT

　　孙纪国有关中国重型运载火箭的PPT

　　火箭先期关键技术攻关、方案深化论证工作于2016年6月正式批复立项，主要的攻关内容为“一总三大”：一总即重型火箭的总体技术和方案优化；三大即10米级大直径箭体结构的设计、制造和试验，480吨大推力的液氧煤油发动机，220吨大推力的氢氧发动机。如果一系列关键技术实现突破及相关工作进展顺利，15年内有望实现首飞。这将大幅提升中国自主进入空间的能力。[7]

　　2016年8月1日，航天六院研制的480吨级液氧煤油发动机已经完成了首次发生器-涡轮泵联试，试验达到了预期目的，通过试验验证了发动机系统和组件方案的可行性，标志着480吨液氧煤油发动机研制关键技术攻关取得突破性进展。[3]2017年将开展第二次联动试验，计划在2018年年底开展发动机整机试验。

　　2017年3月，由航天六院11所研究设计的500吨级液氧煤油发动机高压燃料摇摆装置完成了首次高压摇摆试验，达到既定目标，取得圆满成功，为深化500吨级液氧煤油发动机燃料摇摆装置方案奠定了良好的基础。[11]

　　220吨级高性能氢氧发动机已完成了多个组件方案详细设计，进行了组件的研制试验工作。[3]

　　2018年4月24日，中国已全面启动重型运载火箭长征九号关键技术攻关。[12]11月6日至11日，“长征九号”火箭亮相珠海航展。[13]

　　2019年3月10日，“芯级箭体直径9.5米级、近地轨道运载能力50吨至140吨、奔月转移轨道运载能力15吨至50吨、奔火转移轨道运载能力12吨至44吨……”这是我国正在进行关键技术深化论证的重型运载火箭长征九号研制的一系列指标。记者在长征系列运载火箭第300次发射现场采访时了解到，我国重型运载火箭已取得阶段性成果，任务规划预计将于2030年前后实现首飞。

　　长征九号重型运载火箭的结构尺寸和起飞质量

　　长征九号与美国SLS对比效果图

　　长征九号与美国SLS对比效果图

　　均将突破我国现有运载火箭能力水平，要打造这样一个重量级火箭，科技人员要解决代表世界一流科研水平的更大推力液氧煤油发动机技术，更大推力液氢液氧发动机技术，更大直径箭体设计、制造、试验技术，以及火箭总体设计这“三大一总”为代表的一系列难题。[7]

　　长征九号火箭的芯一级采用直径10米级箭体结构和新研480吨级液氧煤油发动机，芯二级将采用新型高性能220吨级液氢液氧发动机。[10]虽然大推力液氧煤油发动机对比早期方案进一步降低了指标，但其性能要高于俄罗斯RD-180先进大型液氧煤油发动机，属于大型发动机的顶尖水平。[16]

　　大推力液氧煤油发动机推力选择的合理化和助推器沿用3.35米直径箭体的设计，还为设计类似美国AtlasV火箭的新一代运载火箭提供了可能。以单发480吨级液氧煤油发动机模块为基础，捆绑使用多个大推力固体助推器调节运力，重型型号由3个或5米3.35米助推器模块组成，其设计远比现有的长征五号和长征七号简洁可靠，将构成地球低轨道运力覆盖10~50吨的大型运载火箭家族，可将中国大型运载火箭的技术和性能提高到一个新的水平。由于较小运力需要使用固体助推器调节运力，这个设计方案还可以弥补长征九号火箭弃用大推力固体助推器对中国固体发动机生产带来的不利影响。

　　长征九号重型火箭在其他方面技术上也有很大的提高，为了降低结构质量，长征九号火箭的推进剂储箱将使用轻质高强度的铝锂合金，级间段和整流罩使用复合材料；火箭电气和控制系统将使用故障诊断系统，还以此为基础进一步实现火箭故障诊断和重构。火箭制导系统将使用捷联惯导加卫星导航加星光导航的先进复合制导方案，软件方面使用摄动加迭代的制导律，此外火箭还将具备基于天基天链系统的遥测控制能力。这些先进的火箭技术将显著提高长征九号重型运载火箭的性能，还将用于现有长征五号、六号和七号等运载火箭的升级。[16]

⑦④尒説

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