技術流|中國為何還需俄制火箭發動機?
2015年8月,俄羅斯官方宣布,中國提出了購買俄制RD-180火箭發動機的請求,具體合同將於年底準備完成。
然而今年4月7日,俄羅斯航天國家集團公司卻突然宣布,由於中國不是「導彈及其技術控制制度」成員國,俄羅斯暫時無法向中國出售RD-180發動機。
如果事實真的如俄方所說,那去年的時候俄方為何沒有提及?這如果不是俄國人去年犯了馬大哈的毛病,就是「此中必有蹊蹺」。答案顯然是後者。
在我們的印象中,中國的航天工業即使不是世界第一,那也處在第一梯隊上。那麼,RD-180究竟是何種神物,中國為何如對它情有獨鍾?
RD-180測試中
RD-180是蘇聯留給俄羅斯的眾多高端遺產中的一項,如今大推力火箭發動機市場上的搶手貨。可不光是中國想要它,美國人的大火箭沒有它也上不了天。
早在1996年,RD-180火箭發動機項目就成功獲得了為美國最新研發的宇宙神五號運載火箭提供第一級發動機的訂單。1997年,美國人和俄羅斯簽署了合作協議。根據協議規定,在2018年前,俄羅斯動力機械科研生產聯合體將向美國提供101台TD-180火箭發動機,每台售價為1000萬美元。在俄羅斯經濟極其困難的年代,這一訂單曾經救活了俄羅斯的多家科研生產單位。
整裝待發,準備賣給美帝
在2013年的烏克蘭危機中,俄羅斯之所以能肆無忌憚地收回克里米亞半島,RD-180也起到了一定的制衡作用。根據2014年美國國防部的一項報告,如果不能獲得RD-180發動機,美國的軍事航天計劃將受到重創,而緩解這一問題的方案是有限的,因為數年內美國無法自己生產出合適的替代品。另外,有美國航天專家組成的一個委員會對於在不使用俄制RD-180發動機下的美國航天發射情況進行了展望。委員會發現,失去俄制RD-180發動機將會導致31項任務的延遲,損失高達50億美元,而且還會對空軍長期的國家安全發射合同競爭造成嚴重影響。
大力神五號嚴重依賴RD-180
俄羅斯動力機械科研生產聯合體是目前唯一一家正在生產400噸級火箭發動機的工廠,除此之外,別無分店。那麼,中國的火箭發動機現狀如何?
即將首飛的長征五號是中國目前最大的運載火箭,起飛重量為八百多噸,第一級芯級裝有兩台推力為50噸的YF-77氫氧發動機,四枚直徑為3.35米各裝有兩台推力為120噸的YF-100液氧煤油發動機,一共可以提供一千多噸的起飛推力。長征五號所用的已經是中國目前能提供的推力最大的發動機,相比RD-180,中國在大推力火箭發動機方面的差距明顯。
長征五號的3.35米助推器上裝有兩台YF-100
中國未來的重型運載火箭長征9號已於2014年正式立項。長征九號的起飛重量達到3000噸,根據中重型火箭1.2~1.3的推重比來看,可以判斷長征九號8米芯級和3.35米助推器將分別使用4台和一台起飛推力為450~500噸的發動機,以提供3600~4000噸的起飛推力。氫氧發動機雖然在同等條件比沖較高,而且綠色無污染,但目前的技術還無法提供推力如此大的氫氧發動機,因此,液氧煤油發動機就成了長征九號第一級火箭和助推器的唯一選擇。
與長征九號配套的大推力發動機早在2008年就已經開始論證,正式立項可能是在2011到2014間。而中國在2015年就提出購買俄羅斯的RD-180,從時間上來看,遇到技術瓶頸的原因不大。畢竟新發動機的研製才剛剛開始,仍處於初始設計階段。那麼,就只剩下一個原因了。
長征五號所用的YF-100和YF-77發動機的研製時間都超過了十年,更大推力的發動機的研製難度肯定要高於YF-100,耗時也勢必更長。按照規劃,長征九號在2030年就要首飛,而如果能獲得RD-180,勢必將大大縮短新火箭的研製時間,而且一旦研發中出現技術障礙導致發動機進度落後於火箭,還可以先裝上RD-180應急。而且RD-180畢竟是一款久經考驗的發動機,技術成熟,性能穩定,使用RD-180對提高火箭的可靠性無疑也有幫助。
因此,中國引進RD-180的目的在於為自研發動機助力。而按照中俄關係的發展,即使俄羅斯現在在某些國家的外部壓力下拒絕出售RD-180,中國也遲早會從俄手中獲得大推力液氧煤油發動機技術。而且,中國已經提出了用電子技術來交換俄羅斯的火箭發動機,而電子技術正是俄羅斯的短板,在這一方面,俄羅斯不但大大落後於西方,而且已經被中國遠遠甩開。何況,因西方制裁,俄羅斯經濟狀況正不斷惡化,俄羅斯目前要依靠中國的地方還有很多。因此,在俄羅斯的「暫時」拒絕中國後,無疑也將重新考量此事。在當前形勢下,這樁生意出現轉機的可能性仍然很大。
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