sunnyvale1232017-10-23 15:02:24
美国航天发射对俄难说不 火箭发动机研发成发展掣肘
   

      据《华尔街日报》报道,近日美国防部宣布,将继续向联合发射联盟公司(ULA)购买安装俄罗斯RD-180发动机的“宇宙神”-5火箭,直至2024或2025年。报道称,由于美国自身研制和应用国产发动机需要的时间超出预期,在2028年前可能一直需要从俄罗斯购买火箭发动机。

  点评:美国和俄罗斯都是航天大国,都具有雄厚的航天技术实力。随着近些年美俄综合国力差距不断拉大,美国在航天领域很多方面都已经超过了俄罗斯,成为了当之无愧的头号航天强国。但作为航天发射的关键部件,美国在火箭发动机上却长期依赖俄罗斯,作为其主力运载火箭之一的“宇宙神-5”使用俄制RD-180发动机已是公开的秘密。

  近年来,出于国家安全考虑,美国国内研制RD-180发动机替代品的呼声迅速高涨,寻找RD-180替代方案成为美国当前的一个紧迫事项。但由于种种因素限制,美国在短期内还是很难摆脱对RD-180发动机的依赖,替代产品的研发仍任重而道远。

  美俄国际合作的典范

  俄罗斯是世界老牌航天强国。苏联解体后,虽然俄经济实力遭到沉重打击,制约了航天技术的发展,但依靠其雄厚的技术积累,在包括运载火箭、卫星、飞船等领域依然能与美国抗衡。

  RD-180火箭发动机属于俄罗斯几大高技术产品之一,是由俄罗斯动力机械科研生产联合体生产制造的一款双燃烧室、双喷嘴的火箭发动机。该发动机由RD-170系列衍生而来,并继承了RD-171的富氧预燃室设计,采用共享涡轮泵,推进剂为液氧和煤油,使用高压分级燃烧循环,使发动机效率更高,真空推力超过400吨、比冲3052米/秒,性能非常卓越。无论是推力、重量,还是可靠性,该发动机均优于美欧的同类产品,是大推力火箭发动机的首选,也是目前世界上同级别产品中最优秀的一种。
 

005.jpg

  从应用历程来看,该发动机曾应用于前苏联的“能源号”重型运载火箭第一级。冷战结束后,美国利用苏/俄急于投向西方怀抱的机会,积极获得这种令西方眼馋的火箭。1990年,美国运载火箭开始使用RD-180发动机发射军用卫星。1997年,美国与俄罗斯签订了总额为10亿美元的销售合同,使得美国成为俄罗斯RD-180发动机的唯一用户。根据合用,俄罗斯将在2018年底前共向美国交付101台RD-180发动机,用作“宇宙神-5”运载火箭的芯一级发动机。

  “宇宙神-5”火箭是美国空军的改进型一次性运载火箭,承担着美国重要卫星的发射任务,是美国的当前主力运载火箭——这也使RD-180发动机在美国航天发射任务中发挥了关键的作用。20多年来,美国共发射该火箭70多次,先后启动了月球、火星、冥王星和木星探测任务,仅出现过一次故障。2017年7月,俄动力机械科研生产联合体火箭发动机公司执行长伊戈尔·阿尔佐佐夫宣布,将如期继续向美国提供11台RD-180发动机。这不仅进一步加深了美国对该发动机的依赖性,也使得RD-180成为美俄合作的典范。

  物美价廉的优势选择

  当然,美国航天依赖俄制火箭,主要并非技术原因。火箭发射属于一次性装备,成本控制是个很大的问题。冷战结束后,美国航天部门的预算大幅缩减,急需一款性能稳定且价格便宜的火箭发动机。从价格上来看, RD-180发动机大致相当于1000万美元一台,而美国航空喷气公司提出的LOX AR-1型火箭发动机方案,单台LOX AR-1型火箭发动机的报价就是2500万美元,还没有分摊美国10亿美元的研发费用,成本超过进口俄罗斯的两倍还要多。因此,RD-180发动机的低价格成为美国火箭发动机无法比拟的优势。

  据此,美国防部副部长罗伯特·沃克表示,如果一旦放弃RD-180发动机,美国的火箭发射成本将大大增加。例如,以单次发射费用至少要增加40%左右的数字来算,美军在6年内将会增加15亿至50亿美元的支出。而且,在美国军方制定的未来15年计划中,对火箭项目的拨款是排在隐形战机、战略导弹、核潜艇、航母等海空军项目之后的,相对有限的资金投入更使得火箭发动机的研发项目前途堪忧。而继续使用RD-180发动机,则会节省大量资金,从而更好地完成美海空军计划的优先项目。
 

006.jpg

  美国“土星-5”号运载火箭装备的F-1发动机,是有史以来人类制造的推力最大的单燃烧室液体火箭发动机,推力略低于俄制RD-170火箭发动机。尽管美苏冷战期间在航天领域互不相让,但冷战后对俄制火箭发动机的长期以来也损害了美国原本强大的研发体系。
 

 
青松站2017-10-23 17:54:11
待好好看看~