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2023-01-31
兩款長征九號重型火箭方案同時亮相：完全重復(fù)使用，猶如星艦
更新時間：2022-07-16 10:21:32作者：佚名
近些年以來，龍樂豪院士一直是航天愛好者們關(guān)注的焦點，因為他時常會透漏一些航天領(lǐng)域的重磅訊息，其中最為津津樂道的就是長征九號重型火箭的研究進展，其發(fā)展構(gòu)型每隔幾年都會有所變化或調(diào)整。
去年，國內(nèi)首件重型運載火箭9.5米直徑箱底圓環(huán)已經(jīng)完成焊接。
今年，龍樂豪院士直接給出了兩個版本的長征九號，一個是“22版三子級串聯(lián)構(gòu)型”的長征九號，還有一個就是旨在2035年前首飛的兩級串聯(lián)完全重復(fù)使用的新型重型火箭（姑且稱之為“35版”）。
而在此之前還有兩個版本，分別是11版三級半構(gòu)型，與21版三級構(gòu)型。
11版“三級半構(gòu)型”長征九號效果圖
有人調(diào)侃，這也太善變了吧。
然而，事實并非如此，因為長征九號原本就不單單只是長征九號。早在5年前，航天科技一院型號總師張智就曾披露，重型運載火箭的發(fā)展分為三個階段：
第一階段，完成系列構(gòu)型模塊研制任務(wù)，實現(xiàn)重型運載火箭首飛；
第二階段，進一步完善重型火箭系列化構(gòu)型，投入應(yīng)用發(fā)射，并利用重復(fù)使用技術(shù)降低成本；
第三階段，用新動力、新材料，進一步提高重型火箭能力和技術(shù)水平。
重型運載火箭大直徑結(jié)構(gòu)件
目前長征九號火箭計劃首飛時間是2030年，兩級完全重復(fù)使用版本則是2035年前?？梢哉f，龍樂豪院士披露的幾個版本完全可以對應(yīng)5年前我們規(guī)劃的重型火箭三階段目標。
因此，這并不是善變，而是完全在按照自己多年前定下的基調(diào)在發(fā)展。
11版長征九號三級半構(gòu)型設(shè)計：
一子級配置4臺YF-130型液氧煤油發(fā)動機，四枚助推各配置2臺YF-130型液氧煤油發(fā)動機，起飛級總推力5873噸；
二子級配置2臺YF-90型氫氧發(fā)動機；
三子級配置4臺YF-79型高空氫氧發(fā)動機；
火箭全長103米，一子級直徑9.5米，二子級液氫燃料貯箱段直徑9.5米，液氧貯箱段箭體直徑7.5米，三子級箭體直徑7.5米，最大起飛質(zhì)量4137噸。
11版“三級半構(gòu)型”長征九號
近地軌道運力在140噸，地月轉(zhuǎn)移軌道運力50噸，地火轉(zhuǎn)移軌道運力44噸，此三項數(shù)據(jù)均為保守推算數(shù)據(jù)。
總結(jié)：11版三級半構(gòu)型中規(guī)中矩，是穩(wěn)扎穩(wěn)打的類型。
21版長征九號三級串聯(lián)構(gòu)型：
一子級配置16臺YF-135型360噸級液氧煤油發(fā)動機；
二子級配置4臺120噸級氫氧發(fā)動機；
三子級配置1臺120噸級高空氫氧發(fā)動機；
火箭全長108米，最大直徑10.6米，起飛質(zhì)量4122噸，起飛推力5873噸，兩級串聯(lián)構(gòu)型近地軌道運力150噸，地月轉(zhuǎn)移軌道運力53噸。
21版“三級串聯(lián)構(gòu)型”長征九號?
總結(jié)：21版三子級構(gòu)型有著相較于11版構(gòu)型更為出色的運力表現(xiàn)，一子級多發(fā)并聯(lián)設(shè)計考慮到了一子級回收復(fù)用。
22版長征九號三級串聯(lián)構(gòu)型：
一子級配置26臺200噸級液氧甲烷發(fā)動機；
二子級配置4臺120噸級氫氧發(fā)動機；
三子級配置1臺120噸級高空氫氧發(fā)動機；
火箭全長110米，最大直徑10.6米，起飛質(zhì)量4122噸，起飛推力5200噸。近地軌道運力150噸，地月轉(zhuǎn)移軌道運力50噸。
總結(jié)：22版長征九號相較于21版顯著不同之處在于一子級換裝液氧甲烷動力，相較于液氧煤油動力有著更為出色的重復(fù)使用優(yōu)勢，不過該構(gòu)型仍主要著眼于起飛級重復(fù)使用。
液氧甲烷發(fā)動機相較于液氧煤油發(fā)動機無結(jié)焦、積碳少。圖為500噸級液氧煤油發(fā)動機。
35版長征九號采用兩級串聯(lián)構(gòu)型：
該構(gòu)型火箭分為5米直徑與10米直徑兩個系列，近地軌道運力覆蓋5至150噸，太陽同步軌道運力覆蓋4至14噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運力覆蓋7至65噸，地月轉(zhuǎn)移軌道運力50噸。
35版構(gòu)型符合長征九號第三階段發(fā)展目標，全面更新為適用于重復(fù)使用任務(wù)的液氧甲烷動力，屬于兩級完全重復(fù)使用的運載火箭，重復(fù)使用次數(shù)預(yù)計可達50至100次，可稱其為“中國版星艦”。
“三十年陸軍、五十年空軍、百年海軍”，軍迷圈里的這句名言如果套用在航天領(lǐng)域，那就是“百年航天”。
發(fā)射阿波羅17號登月飛船的土星五號重型火箭
發(fā)展從來不是一蹴而就，半個世紀前當(dāng)大洋彼岸使用土星五號重型運載火箭發(fā)射近50噸級阿波羅載人登月飛船之時，我們連重量不足1噸的近地軌道衛(wèi)星還沒有發(fā)射。半個世紀之后，我們?nèi)缃褚呀?jīng)可以穩(wěn)穩(wěn)坐上世界航天的第二把交椅，發(fā)展速度之快已可稱“奇跡”。
發(fā)射天問一號火星探測器的長征五號遙四火箭?
目前應(yīng)用于多個長征九號版本的動力產(chǎn)品均已上馬研制：
YF-130型500噸級高壓補燃液氧煤油發(fā)動機已經(jīng)實現(xiàn)燃氣發(fā)生器-渦輪泵聯(lián)試、高壓燃料搖擺裝置搖擺試驗、全工況半系統(tǒng)試車、首臺整機裝配，正在進行首次整機試車前準備工作；
全球雙噴管構(gòu)型最大推力500噸級液氧煤油發(fā)動機即將整機試車
YF-90型220噸級補燃循環(huán)氫氧發(fā)動機已經(jīng)完成首臺工程樣機總裝，并已經(jīng)實現(xiàn)半系統(tǒng)試車；
220噸級氫氧發(fā)動機半系統(tǒng)試車
220噸級氫氧發(fā)動機完成整機裝配
YF-79型25噸級膨脹循環(huán)氫氧發(fā)動機首臺推力室擠壓試驗也已經(jīng)取得圓滿成功；
25噸級高空氫氧發(fā)動機推力室擠壓試驗
可應(yīng)用于35版中國星艦的200噸級液氧甲烷發(fā)動機也已經(jīng)開始研制工作。
兩年多前，長征四號乙火箭測試可用于火箭垂直回收復(fù)用的柵格翼。
可服務(wù)載人登月任務(wù)的新一代載人運載火箭將于2026年前后具備載人飛行能力，同時其70噸級近地軌道運力，以及一子級重復(fù)使用能力將有效滿足2035年前各項航天任務(wù)需求，因此長征九號選型工作還可繼續(xù)深化。
航天發(fā)展雖然不是一蹴而就，但是對于我們而言，當(dāng)能力顯著提升之時，也可根據(jù)實際情況作出適當(dāng)?shù)目缭绞桨l(fā)展安排，就如同海洋領(lǐng)域福建艦之于遼寧艦的跨越式發(fā)展邏輯一樣。