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松鼠的空天随笔

 
 
 

日志

 
 

中外主流运载火箭的对比  

2016-07-13 19:40:05|  分类: Discuz |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国新老运载火箭对比

 

 

长征二号C

长征二号F

长征三号B

长征六号

长征七号

长征五号B

长征五号

火箭长度(米)

43

58.4

56.3

29.9

53.1

53.66

56.97

火箭直径(米)

3.35

3.35

3.35

3.35

3.35

5

5

起飞质量(吨)

245

480

456

102

597

837

869

运载能力(吨)

4LEO

8.8LEO

5.5GTO

1SSO

13.5LEO/7SSO

23LEO/

15SSO

14GTO

起飞级发动机

YF-20

YF-20

YF-20

YF-100

YF-100

YF-100(助推器)

YF-77(芯级)

YF-100(助推器)

YF-77(芯级)

发动机比冲(秒)

(海平面/真空)

259/286

259/286

259/286

300/336

300/336

300/336

312/428

300/336

312/428

运载系数

1.63%

1.83%

1.21%

0.98%

2.26%1.17%

2.75%1.792%

1.61%

备注:

长征二号丙(CZ-2C)的LEO运力对应200公里高度、发射场纬度的倾角圆轨道,而长征七号的LEO运力对应200公里X400公里、倾角42度的轨道,两者不能直接对比。简单地说长征七号换算为200公里圆轨道、19.5度(文昌纬度)倾角的LEO运力要大于13.5吨,约等于15吨。同样的,长征五号乙(CZ-5B)的LEO运力换算过去的话大致是25吨。

此外,长征三号乙(CZ-3B)的GTO运力和长征五号的也不一样。虽然都是200公里X35786公里的同步转移轨道,但前者是28.5度倾角的GTO轨道,后者是19.5吨倾角的GTO轨道,前者变轨进入静止轨道需要大约1800/秒的ΔV(速度增量),后者需要大约1650/秒。简单地说长征三号乙如果可以从文昌发射,GTO运力高于5.5吨。

另外,不同的多级火箭和不同发动机的火箭的运载系数也不能简单对比。同样的发动机,二级火箭比如长征二号C要比捆绑式二级火箭如长征二号F略差;不同的发动机,使用高压补燃液氧煤油发动机的长征五号、六号和七号普遍高出一截,而使用高比冲的液氧液氢发动机(YF-77)的一级半火箭长征五号B,即使有级数上的劣势,但运载系数不仅远高于二级的长征二号C和捆绑助推器的长征二号F火箭,也明显高于捆绑式二级火箭长征七号。

总而言之,通过大推力高比冲的YF-100高压补燃液氧煤油发动机的使用和更高比冲的YF-77液氧液氢发动机的使用,长征七号和长征五号的运载能力有了巨大的飞跃,将中国航天的运载发射能力从原来的LEO轨道约8.8吨、GTO轨道约5.5吨,提高到将来的LEO轨道约25吨、GTO轨道约14吨,同时火箭的运载系数也有了不小的提高。

 

中外运载火箭对比

 

长征七号

长征五号B

长征五号

猎鹰九号

阿里安五号

重型德尔塔4

安加拉A5

火箭长度(米)

53.1

53.66

56.97

70

52

72

64

火箭直径(米)

3.35

5

5

3.7

5.4

5

2.9

起飞质量(吨)

597

837

869

549

777

733

790

运载能力(吨)

13.5LEO/7SSO

23LEO/

15SSO

14GTO

22.8LEO

8GTO

20LEO

10.5GTO

28.79LEO

14.22GTO

24.5LEO

5.4/7.5GTO

起飞级发动机

YF-100(助推器)

YF-100(芯级)

YF-100(助推器)

YF-77(芯级)

YF-100(助推器)

YF-77(芯级)

Merlin 1D+

EAP241(助推器)

Vulcain 2(芯级)

RS-68A(助推器)

RS-68A(芯级)

RD-191(助推器)

RD-191(芯级)

第二级发动机

YF-115

YF-75D

真空版Merlin 1D+

HM-7B

RL10-B-2

RD-0124A

第一级发动机比冲(海平面/真空)

300/336

300/336

312/428

300/336

312/428

286/312

245/274

310/432

360/412

310/338

 

第二级发动机比冲(真空)

342

 

442

348

446

465.5

3359

 

运载系数

2.26%1.17%

2.75%1.792%

1.61%

4.15%(1.457%

2.574%1.35%

3.93%1.94%

3.10%0.68%

 

 

备注:

长征五号和长征五号B由于使用了高比冲的高压补燃液氧煤油发动机作为助推器,运载系数要比阿里安5强一些,但远不如全氢氧发动机的重型德尔塔4火箭。猎鹰九号火箭虽然第一级发动机比冲不高,但第二级使用超大喷管后比冲媲美甚至超过了长征七号使用的YF-115高压补燃液氧煤油发动机,加上猎鹰九号第一级和第二级结构质量很轻(加注前后质量之比分别为20-2525-30),所以运载系数达到了十分惊人的水平。

安加拉A5火箭和其他火箭不同,它使用2.9URM通用芯级,构成了单芯级+4助推器的起飞级设计,RD-0124A发动机做第二级,第三级使用微风M常温上面级或是KVTK氢氧上面级,而KVTK是未来时.最重要的是,安加拉A5只能从高纬度发射场发射,所以安加拉A5GTO运力并不大,但它要能放到卡角、文昌或是库鲁发射,GTO运力还是很大的。至于它的LEO运力,是200公里圆轨道运力,而长征七号和长征五号B200公里X400公里椭圆轨道运力,所以它的实际LEO运力是不如一级半的长征五号B的。

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