最近一段时间,不断传来YF77和YF100试车的消息,显示发动机的开发相当顺利。2006年1月15日,人民网报道50吨液氧液氢发动机(YF77)进行了200秒热试车;根据《中国航天报》的确切报道,2006年4月17日,120吨液氧煤油发动机(YF100)成功进行了400秒长程试车;最新的消息是来自《新闻联播》,报道提到2006年7月3日,我国新一代大型运载火箭120吨液氧煤油发动机(YF100)进行了首次600秒试车并喜获成功。
新一代火箭的结构
按照构想,采用新型大推力发动机的新一代运载火箭将形成一个系列,彻底取代原有的CZ-1/2/3/4各种型号的火箭,这样的模块化设计,可以降低使用费用,同时使用大推力发动机,减少了发动机数目,也更容易提高可靠性。
我国新一代运载火箭将采用2。25米,3。35米和5米三种直径,运载能力覆盖LEO(Low Earth Orbit:近地轨道)约1。2吨到25吨,GTO(Geostationary Transfer Orbit:地球同步转移轨道)约1。8吨到14吨的范围,不仅可以完全取代原来的各型运载火箭,而且扩大了LEO和GTO的运载能力。截至目前,LEO 运载能力最大的CZ-2F不过8吨多,GTO运载能力最大的CZ-3B不过是5。1吨,新一代火箭对运载能力的扩展还是很大的。
5 米直径模块采用两台50吨推力液氧液氢发动机YF77,是新一代运载火箭的核心模块;3。35米模块采用两台120吨的液氧煤油发动机YF100,它既可以作为5米直径大推力运载火箭的助推器,也是3。35米火箭系列的芯级;类似的,2。25米火箭模块采用一台120吨的液氧煤油发动机YF100,既可以作为大推力火箭的助推器,也是小型火箭的芯级。
在5米直径的CZ-5系列火箭中,按规划分为A,B,C,D,E,F等6种型号,相关数据表格如下:
说明:长度单位为米,起飞重量单位为吨,起飞推力单位为千牛,运载能力单位为吨
LEO:近地轨道;GTO:地球同步转移轨道
<以上表格数据引自《中国航天》龙乐豪先生的文章>
与国外新一代大推力运载火箭相比,我国的大推力运载火箭在运载能力上难分高下。如波音公司的全重德尔塔4火箭(Delta 4H),LEO运载能力24吨,GTO运载能力14吨;已经取消的阿里安5重型火箭(Ariane 5ECB),LEO运载能力约22吨,GTO运载能力约12吨;俄国超重型安加拉火箭(Angara A5 UOHB)LEO运载能力约28吨,GTO运载能力约8吨。已经取消的H-2A 222型号(这种超重型型号已经取消,JAXA正在开发新的H-2B火箭)LEO运载能力23吨,GTO运载能力约10吨。
由于新一代大型运载火箭采用比冲较低的液氧煤油发动机作为助推器,芯级液氧液氢发动机也是采用相对而言比冲较低的燃气发生器循环方式,因此在运载系数上,新型运载火箭比之日本的H-2A/B,美国的Delta4要低一些,不过比之采用大推力固体助推器的阿里安5要高一些。
在开发过程中,我国工程技术人员并没有贪高求远,盲目追求过高的新技术指标。尽管现在看来,新一代发动机单机推力偏小,但是考虑到两种主要发动机发动机实际开始开发的时间很早,只不过由于种种原因,不仅大型运载火箭迄今尚未正式立项,而且发动机开发进度一再推迟,将技术的相对落后推卸给当时确定指标的技术人员是不负责任的。从总体看来,新一代的CZ-5运载火箭的运载能力完全符合我国当前和未来相当长一段时间的需求,也没有必要单纯为了技术的先进一再调整指标。毕竟,在这方面,由于盲目追新不断调整技术指标提高要求的原因,我国的防空导弹和航空发动机的发展都曾付出过不小的代价。