就在千帆極軌瘋狂組網過程中,突然有一款火箭讓圈叔靜了下來。看火箭發射,有一個傳統的感覺,就是爽。對于航天迷來說,這種感受就堪比追爽劇,看爽文。在千帆極軌發射中,卻讓圈叔看到了一款新的火箭,那就是長征十二號乙運載火箭。
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這款火箭有很多標簽,能把人看得眼花繚亂的,比如“單芯級最大運力”、“YF-102系列發動機”、“共底貯箱”、“TSN總線技術”……
這些詞吧,單獨看都認識,可湊在一塊就有點懵了。
咱試著看基礎參數。長征十二號乙火箭,身高約72米,大概24層樓高。直徑4.37米。它在近地軌道上的運載能力不低于20噸。這里有個問題,為啥直徑還有零有整的,4.5米不好嗎?還差那點嗎?
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這就得說到火箭出廠到發射場地運送過程要求了。如果火箭出廠后,走鐵路,受隧道和橋梁的限制,最大也就能過3.8米直徑的火箭。那如果走公路呢?最寬也就能運4.5米了。所以4.37米的“腰圍”設計,是陸運極限里的最大尺寸,可以說是貼著公路運輸的最大允許直徑設計的。
再有就是火箭的“肚量”了。長征十二號乙火箭的一級發送機,并聯了9臺YF-102R發動機。這9臺發動機擠在一起,直徑至少需要4.2米才能擺開,所以4.37米的選擇,是給發動機的裝配留了余地的。
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除了運輸的限制,發動機并聯的尺寸要求,還有一個經濟性原則。必須選擇標準化生產,以減少非標定制造成的成本浪費。而4.37米,恰好在這個標準內。同時,和長征十二號乙火箭70多米的身高,形成了合適的長細比。這個比例,既能保證火箭的結構強度,也能保障飛行的穩定。
所以,4.37米的腰圍,是運得走、裝得下發動機、造價最便宜、飛得最穩當的最優解。
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然后說下長十二乙的“心臟”,YF-102發動機。
長十二乙用的是一整套YF-102系列液氧/煤油發動機。最大亮點就是便宜、可靠、可量產。能流水線生產,大大降低了發射成本。
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你以為就是單單一款發動機對吧?其實這里的故事可就多了,因為YF-102是一個系列,一個大家族。YF-102是基礎款,除此外,還有推力更大的YF-102R;為太空環境優化的型號YF-102V;結合了R型的推力和V型的真空適應能力的YF-102RV。
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長十二乙火箭底部要承受9臺發動機的震動和推力,結構必須極其堅固。設計師搞了個“一體化尾段”,用中心傳力框加徑向輻射梁的蜂窩結構。
聽不懂?沒關系,你就想象成一座拱橋的受力結構,把力量均勻分散開。這樣做的好處是:結構更強、抗疲勞性能更好、而且方便9臺發動機垂直裝配,效率大大提升。
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火箭的肚子里有兩個大罐子,一個裝零下180度的液氧,一個裝常溫的煤油。以前兩個罐子中間有間隔,浪費空間和重量。長十二乙用了“共底貯箱”,就是兩個罐子共用一堵隔墻。這堵墻還是個復合結構,能高效隔熱,防止液氧把煤油凍住。效果是減輕重量、縮短箭體、降低成本。
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火箭是一級一級的,燒完一級要分離。傳統分離用爆炸螺栓之類,有沖擊、有碎片。長十二乙改用高壓氣體驅動推桿,就像輕輕“推”一下,讓上面級和下面級溫柔分開。運行更平穩、沒有碎片更安全、而且可以重復測試,更靈活。
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飛行中萬一某臺發動機或某個部件出點小毛病怎么辦?長十二乙能實時監控所有關鍵部件的工作狀態,一旦發現異常,立刻診斷問題,并自動調整其他健康部件的工作方式,來補償故障帶來的影響。
火箭飛行時,推進劑管路有時會產生一種壓力震蕩,叫“Pogo震動”,就像人打擺子,嚴重時會把火箭震散架。長十二乙用了“注氣式蓄壓器”,往管路里主動注入氣體,像減震器一樣吸收壓力波動。保證飛行更穩定。
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搞這么復雜干什么?其實都是為了一個目標,也是這款火箭最重要的:它未來能回收!
沒錯,以上所有技術,都是為了一個終極目標鋪路:火箭回收復用。
長十二乙在設計之初,就明確將逐步開展回收技術驗證,預計今年內就會進行回收測試。這才是它最核心的王牌。一旦回收技術成熟,發射成本將降低一個數量級。以前發一次要幾個億,未來可能只要幾千萬甚至更少。商業航天的一切想象空間,大規模組網、太空旅游、太空貨運,都將被打開。
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長征十二號乙的首飛成功,不只是一次普通的發射。它標志著中國新一代、可回收、大運力、低成本運載火箭的正式登場。而為啥在首次發射時候不順便嘗試一級回收呢?原因也很簡單,那就是這次發射完全是為了測試火箭發動機性能,本身就沒設計回收這一環節。并非怕失敗。
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接下來,我們最期待的就是看到它如何進行回收測試了。當那枚巨大的火箭從太空返回、穩穩降落的那一刻,中國商業航天的真正爆發,就來了。讓我們拭目以待。
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