为什么在总起飞推力类似的情况下,美国阿特拉斯五火箭只有500多吨重量,长征五号却有800吨重?

为什么在总起飞推力类似的情况下,美国阿特拉斯五火箭只有500多吨重量,长征五号却有800吨重?
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3 个回答

老祖宗还没起床

因为长五虽然运载能力上来了,但运载系数还是不如美国的火箭。复制一段报道:“龙乐豪(中国工程院院士、中国航天科技集团有限公司一院系列型号总师)在讲座中也坦言,我国材料、工艺等基础技术水平比较薄弱,运载火箭运载系数相对来说不太高”“专家称,仅从运载能力上看,长征五号已将进入世界现役运载火箭第一梯队的最前列。但运载能力不是全部,就技术水平而言,特别是发动机的技术水平来看,仍有提高的空间,主要体现在相对于同类火箭发动机,其推力、比冲较低,火箭整体上较为复杂。”

运载系数是指载荷质量占火箭总质量的比例,体现了各国运载火箭的综合水平。提升运载系数的手段主要有:推进剂的类型、箭体结构优化减重、发动机性能的提升、火箭总体优化设计。

美国各款火箭leo运载系数在4%上下,日本和俄罗斯约3%,欧洲2.7%,中国的长二1.63%,长三2.5%,长七2.26%,最高的长五2.75%,六大航天国(集团)里最差的印度为1.5%

比如长五和德尔塔4H-upg(注:4h和4hupg运力不同,14年后发射的都是upg,国内很多资料对此不做区分),长五重860吨10个发动机推力1060吨,德尔塔4h重733吨3个发动机推力960吨,但却是后者的运载能力更强一些,近地轨道运力分别是23vs28.8吨,同步转移轨道运力都是14吨,由于美国的上面级性能强劲,轨道越高优势越大,地月运力8.2吨vs10吨,到了地火转移轨道的运力差就成了5吨vs9吨。

提问中提到的宇宙神5在美国现役火箭里排第四,此次用的型号为541,推力940吨,奔火质量4.1吨(宇宙神5最大构型为551,比541多一个助推器,551的地火运力不明),作为500吨级的火箭其奔火运力仅比860吨的长五低1吨不到,值得一提的是这款火箭共85次发射成功率100%,另外宇宙神5也有奔火运力9吨的构型,由于运力重复取消了,该型火箭明年将由新一代的“火神半人马“火箭替代。

以上部分资料来源于网络

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科技之重

那是,因为阿特拉斯5号火箭的发动机性能强啊,人家6台发动机(1台RD-180+5台捆绑式辅助火箭),不看二级火箭,仅看一级火箭发动机的推力就高达423+5X129=1068吨。而长征5号的一级火箭则是10台发动机(8台YF-100+2台YF-77)总推力为8X120+2X50=1060吨。

但是阿特拉斯5号运载火箭的发射重量在500吨级,长征5号运载火箭的发射重量在800吨级,整整差了300吨。追根究底还是阿特拉斯的火箭发动机性能强悍,这是技术的差距。

再来看看两者所有发动机

长征5号是“8台YF100液氧煤油发动机+2台YF-77氢氧发动机+2台YF-75D氢氧发动机”。而阿特拉斯5号运载火箭是“1台RD-180液氧煤油发动机+5台固体火箭助推器+1/2台半人马座火箭”。由此可见,长征5号运载火箭的液氧煤油发动机都相当于阿特拉斯5号的所有发动机。本来煤油的密度就不小,还有液氧,更是8台液氧煤油发动机。要达到所需的性能这就要求可以储存更多的燃料,很明显就带来了火箭重量的增加。另外,长征5号还多了4台液氧液氢发动机,又带来了火箭重量的增加,这一来二去的就导致火箭重量增加了不少。

固体火箭发动机要比液体火箭发动机有优势

阿特拉斯5号运载火箭只使用了1台RD-180型火箭发动机,其他都是固体火箭助推器,而要达到相同的性能,固体燃料所需要的量可比液体火箭少的多,带来的就是体积的缩小和重量的下降,这也是阿特拉斯5号运载火箭重量轻不少,且运载能力并不差的主要原因。

关于固体火箭发动机和液体火箭发动机的优劣,也可以从弹道导弹上看的出来

过去的洲际弹道导弹使用的是液体燃料,发射时还要提前加注,除了导致导弹的体积和重量增大之外,也只能老老实实的待在发射井中,而固体燃料的弹道导弹可以装在车上,潜艇上,列车上方便灵活。就拿东风-41和东风-5B这两个洲际导弹来说。

东风-5B洲际导弹用的是液体燃料,射程在1.3万千米-1.5万千米之间。其体型巨大,要用三辆车拉着才能在阅兵式上展示。而东风-41洲际导弹用的是固体燃料,体型小巧,仅用一辆车就可以载着去阅兵式上,其最大射程高达1.4万千米。由此可知,固体燃料火箭发动机可以做到让导弹小型化,那么就可以让运载火箭小型化。所以说,使用了6-7台固体火箭发动机的阿特拉斯5号运载火箭,在推力与长征5号不分上下的前提下,还可以减重300多吨。由此可知,技术的领先具有绝对的优势。当然了,我国在固体火箭发动机的小型化上做的也没有米国好,最典型的就是空空导弹了,霹雳-15导弹的弹径在230毫米左右,而AIM-120可以做到203毫米左右,且性能还不差,这也是技术的优势。总而言之,在科技的比拼上,还是看哪国占据了技术制高点。

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陈北航

总起飞推力类似吗?

阿特拉斯5号运载火箭起飞质量540多吨,而长征5号运载火箭起飞质量则是超过了860多吨,起飞推力更是超过1000吨。

阿特拉斯5型运载火箭只搭载了一台由俄罗斯动力机械生产联合体制造的RD-180发动机,推力高达近400吨。当然,为了增加运载能力,ULA又给这型火箭增加了1—5枚不等的助推器。这系列火箭非常有意思,一般火箭都是使用成双的对称助推器,但它可以不这样。

长征5号则是搭载了12台发动机才有这超过1000吨的推力,芯级火箭用了2台YF-77液氢液氧发动机,每台推力50吨。四个助推器,每枚助推器用了2台YF-100发动机,每台发动机120吨。

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