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      中國如何基于東風導彈技術 成功打造出長征運載火箭

      本文摘要:[文/科工力量 柳葉刀] 與很多國外運載火箭一樣,中國運載火箭最先也是由遠程戰略導彈改良、發展而來的,從一開始就被蒙上高度謎樣的面紗。1956年,國防部第五研究院(現為中國運載火箭研究院)正式成立后,錢學森兼任院長,立刻開始了地地彈道導彈的涉及研究工作。 橋接蘇聯導彈 承繼德國技術 根據1957-1962年間的中蘇合作協議,蘇聯出讓了R-1、R-2陸基彈道導彈以及R-11F?;鶑椀缹椀挠柧毰c戰斗模塊、以及技術文件等。

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      [文/科工力量 柳葉刀]  與很多國外運載火箭一樣,中國運載火箭最先也是由遠程戰略導彈改良、發展而來的,從一開始就被蒙上高度謎樣的面紗。1956年,國防部第五研究院(現為中國運載火箭研究院)正式成立后,錢學森兼任院長,立刻開始了地地彈道導彈的涉及研究工作。

        橋接蘇聯導彈 承繼德國技術  根據1957-1962年間的中蘇合作協議,蘇聯出讓了R-1、R-2陸基彈道導彈以及R-11F?;鶑椀缹椀挠柧毰c戰斗模塊、以及技術文件等?! √K聯的R-1與R-2是德國V-2導彈的改進型號,前兩者的基本技術思路與V-2區別較小。R-1基本上是利用德國的V-2火箭的瓦解零部件裝配一起的(因為美國搶走在蘇聯前面,再行將技術人員、資料與原始部件運至國內),其RD-100發動機延用V-2的液氧/酒精推進劑方案,發動機核心組件蒸汽發生器承繼了V-2的雙氧水分解成產生動力的方式,驅動渦輪泵。

        因為R-1是在德國人的協助下展開復原的,蘇聯人同時也獨立國家的組織了一批自己的工程師,研制R-2導彈,其射程是V-2的兩倍。其RD-101發動機設計與RD-100比起,高度減少,質量增大,結構更加靈活,發動機減少。

      蒸汽發生器有所轉變,轉用液體催化劑分解成雙氧水?! ∽畛醯臇|風-1導彈就是仿造蘇聯的R-2。1958年,在蘇聯顧問的協助下,國防部第五研究院開始拷貝工作。

      東風-1使用一臺RD-101發動機,所以推進劑、蒸汽發生器、渦輪泵基本承繼自R-2。另外,東風-1與R-2兩者的北約代號都是SS-2,借此也可見二者技術的相似之處。隨后第五研究院于1960年開始獨立國家研制東風-2導彈,在消化蘇聯R-2技術的基礎上展開改良,仍使用液氧/酒精推進劑,但射程減少。

        與美蘇一樣,中國的技術人員也必須解決液氧常溫下,大量溶解、無法留存難題。所以,東風-3導彈轉變策略,推進劑改回偏二甲肼/硝酸。同時,將四臺YF-1發動機并聯(即YF-2)作為動力,地面發動機提高至104噸。

      后來的東風-4(二級結構)與長征一號運載火箭的第一級都是使用東風-3導彈的動力設置(稍作改良)?! F-2發動機有四個燃燒室,每個燃燒室都有自己的渦輪泵。

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      YF-2就是4個YF-1單燃燒室發動機并聯人組在一起的。YF--1發動機可以看作是一個基本型號,長征一號運載火箭的一、二級用于的幾型發動機都基于YF-1的改良或人組  YF-1發動機的推進劑使用偏二甲肼/硝酸,與雙氧水分解成驅動渦輪泵有所不同,YF-1使用燃氣發生器循環,即引入部分推進劑轉入發生器自燃,產生燃氣驅動渦輪泵?!  皷|風-3”、“ 飛毛腿B”、“勞動”這三型導彈的發動機結構相近  如果忽視大小,單從外觀結構上看,YF-1發動機與蘇聯的飛毛腿B(Scud-B)發動機、朝鮮的“勞動(Nodong)”彈道導彈的發動機十分相近。前面提及的R-11的最后改良設計版為R-17,也被稱作“飛毛腿B”出售到全世界。

      在中蘇最初的合作協議中,就有出讓R-11F誓約。涉及資料表明,朝鮮的“勞動”彈道導彈的大量技術也是來自“飛毛腿”導彈?! F-2發動機的四個燃燒室都配有各自的渦輪泵,因為發動機使用的是開式泵壓循環,所以燃氣驅動渦輪后,必要廢氣到外部。

      雖然YF-2與蘇聯的RD-107同為四燃燒室發動機(筆者在《火箭發動機,人類玩火的無限大——蘇聯R-7系列火箭》一文已講解),但RD-107的所有燃燒室中推進劑的流經都是由一個渦輪泵單元獲取動力,所以RD-107發動機上部的結構更加簡練。當然使用一個渦輪泵,必須解決推進劑等量均勻分布流經燃燒室的問題,按照中國當時的技術水平,在YF-2拆分用于一臺渦輪泵有可能不存在艱難?! ≡诩訜岚l動機推力室方面,YF-1發動機與早期的蘇聯火箭發動機一樣,都是使用再造加熱循環(德國的技術),燃料從推力室的底部流經燃燒室夾層,加熱推力室的同時并加壓燃料。因此,網卓新聞網,可以看見在發動燃燒室外周有兩根末端的導管,終端燃燒室下部,燃料由此轉入,起著再造加熱起到。

        開式泵壓循環、再造加熱循環  YF-1渦輪泵的剖面結構,從資料圖上看,YF-1的渦輪泵使用的是廣泛的單軸設計,燃料泵和氧化劑泵分別坐落于渦輪的兩側,中間圓盤狀為獲取動力的渦輪。


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