研制捆绑6枚助推器的长征五号火箭并不存在不可克服的技术难题

研制捆绑6枚助推器的长征五号火箭并不存在不可克服的技术难题
长征五号火箭所遇上的困局都是技术性难题，讨论中国航天问题时完全不必要过于悲观。

象长征五号火箭现在所面临的发展困局，本质上也不是什么颠覆性技术难关。

只是YF77氢氧发动机的持续工作时间现在难以实现460秒的初始设计目标而已。

只要肯下决心将长征五号火箭主芯级的YF77发动机的持续工作时间缩小为310秒左右，长征五号火箭现在就可以立即放心大量地投入实施的发射使用。

第一节，研制捆绑6枚助推器的长征五号火箭并不存在不可克服的技术难题。

高凉陈君粗略估计过，如果目前版本的长征五号火箭的主芯级发动机的持续工作时间缩短为310秒，其他设计指标通通不变，其GTO运力最不济也能够达到9吨的水平。

不要认为GTO运力9吨没有什么用，美国著名的阿特拉斯5火箭的GTO运力最大也才不过8点7吨而已，至于日本目前最大的H2B火箭的GTO运力更只有8点6吨。

而且推出“降级版”的GTO运力9吨的长征五号火箭就已经完全足以“胜任”未来十几年内中国90%以上的高轨道发射任务了。

象东方红五号通讯卫星之类应用卫星的发射就不存在任何的困难（只有嫦娥五号无人飞船与火星探测器的发射存在困难）。

问题是嫦娥五号无人飞船的发射困难也不是不能够解决的。

鉴于美国现在规划研制中的火神火箭与日本规划研制中的H3火箭就存在捆绑6枚助推器的现成构型设计方案，这就足以说明5米直径的主芯级火箭捆绑6枚助推器起码在气动布局上不存在任何不可克服的困难。

同样，龙乐豪院士早年提出的“长征五号DY火箭”设想方案也一样是要捆绑6枚3点35米YF100煤油助推器的，这也一再证明了长征五号火箭完全能够捆绑6枚3点35米助推器。

当然，由于长征五号火箭是助推器承力结构，主芯级要捆绑6枚3点35米助推器也许存在“结构强度不足”的问题。

但解决起来也相当容易，直接在目前版本的长征五号火箭主芯级外面“套”上一个金属网格加固圆筒就了事（即参考原苏联N1火箭的芯级结构设计技术路径升级改进）。

这样主芯级的结构重量即使增重了3吨左右，但由于捆绑了6枚3点35米助推器，长征五号火箭的GTO运力什么也能够达到14吨的区间。

而LEO的运力实现25吨的“初始研制目标（但必须改为使用“二级半”构型方案来发射LEO任务）”也完全没有任何难度。

日后中国的基础工业技术全面进步了，要再次提升长征五号火箭的运力，就再想法子进行“结构减重”就了事。

反正现在中国天宫空间站的舱段平台就那么几个，“火箭价格贵点就贵点”也完全能够
接受。

一句话，“面多加水、水多加面”也是没有办法时的“办法”。

关键是解决起来还真的非常简单容易，也能够做到“立杆见影”。

老实说，长征五号火箭的“结构强度不足”的难题，起码要比YF77氢氧发动机的“长程持续飞行工作可靠性不足”的难题解决起来要容易得多。

事实上日本人当年研制H2火箭时也一样遇上无数的难题，也将日本人搞得头痛不已、狼狈不堪。

但最后也是通过“降低技术指标”的演进路径转而研制出了H2A火箭才最终大功告成。

高凉陈君认为，现在长征五号火箭所遇上的发展难题显然要比当年日本人研制H2火箭所面临的难题要小得多。

起码YF77氢氧发动机到2018年为止的地面累积试车时间就已经超过了40000秒，而日本人H2火箭当年所使用的LE7氢氧发动机仅仅才累积试车15600秒就敢装箭飞行了（所以最后才摔得更惨）。

更重要的原因还在于中国长征五号火箭所使用的YF100煤油助推器非常“给力”，真正能够寄以厚望。

而日本人当年的H2火箭所使用的固体燃料助推器显然不能够与今天中国长征五号火箭所使用的YF100煤油助推器的强大性能“相提并论”。

因此，高凉陈君坚决认为，只要肯将长征五号火箭的YF77氢氧主芯级发动机的维持飞行工作时间降低到310秒的区间，中国长征五号火箭现在就能够“立即投入大用”。

长征五号火箭当前所面临的一切发展难题都只是“技术性难题”而不是“颠覆性难题”。

因此解决起来注定要比日本人当年搞H2火箭时要容易得多。

一句话，只要肯缩小长征五号火箭YF77氢氧发动机的持续工作时间为310秒，长征五号火箭今天所遇上的一切问题就根本不是“问题”。

第二节，高凉陈君在四、五年之前就已经提醒必须关注YF77氢氧发动机可靠性不足的重大问题。

高凉陈君的此一观点其实早在四、五年前就已经公开发表了（可以随时从互联网上搜索下载《高凉陈君文集精选》一书来分析研究），而且现在也依旧如此，我的这一观点没有任何改变。

缩小YF77氢氧发动机的持续工作时间为310秒（具体数据以专家们的专业论证为准）是加快长征五号火箭研制成熟的核心技术演进路径。

历史事实已经证明了高凉陈君“此一结论”的高度预见性、正确性与合理性，希望长征五号火箭未来不再重演相同的悲剧了。

特此再次作文提醒之。

第三节，美国火神火箭与日本H3火箭为长征五号火箭的改进提供榜样。

美国火神火箭捆绑6枚固体燃料助推器的构型的总起飞推力为1700吨。

日本H3火箭捆绑6枚固体燃料助推器的构型的总起飞推力为150*2+200*6=1500吨。

而中国长征五号火箭捆绑6枚3点35米YF100煤油液体助推器的构型的总起飞推力为50*2+120*2*6=1540吨。

事实上日本H3火箭与长征五号火箭的主芯级都是5米以上直径的氢氧发动机主芯级。

日本H3火箭所使用的SRB固体燃料助推器的推力也很大，达到200吨左右，与中国长征五号火箭目前所使用的3点35米YF100煤油助推器的240吨推力相差只有40吨的程度。

因此，目前版本的长征五号火箭的主芯级经过升级改进，是能够做到捆绑6枚3点35米液体助推器的水平的。

而且俄罗斯古老的质子火箭的外观气动布局也能够证明捆绑6枚助推器起码在气动技术上完全没有问题。

再考虑到目前长征九号火箭立项前景漂忽不定的大环境，研制捆绑6枚3点35米助推器的超级改进版长征五号火箭起码能够在未来最短的时间里（10年时间内）让中国也拥有与美国火神火箭比肩的运载能力水平（即GTO运力18至20吨的水平）。

如果再走欧洲阿里安五ECA火箭的技术演进路径，到2030年左右，主芯级可以实现持续工作460秒的“完全版”长征五号火箭研制成功，再使用4台YF75D低温上发动机并联研制巨型上面级，超级改进版的长征五号火箭的GTO运载能力提升到30吨区间、GEO运载能力提升到10吨区间的愿景也可以完全实现。

当然，无论是中国长征五号火箭、美国火神火箭还是日本H3火箭，LEO轨道都极少有超过30吨的重型载荷需要发射，都是主攻高速任务的“国家战略火箭”。

但日本目前的H2B火箭的“二级半”构型就能够发射重达16吨的HTV货运飞船。

未来中国天宫空间站的核心舱与实验舱的重量也只有23吨左右，因此改走“二级半”构型通杀LEO、SSO、GTO与LTO任务的长征五号火箭，其YF75D低温上面级的结构再加强下，要达到能够承载23吨载荷的水平完全没有重大不可克服的困难。

事实上美国的宇宙神五火箭现在改进为能够发射波音公司的重达14吨级别的LEO轨道载人飞船也相当容易。

因此高凉陈君认为中国长征五号火箭改走“二级半”构型通杀LEO、SSO、GTO与LTO任务，反而成功地“简化了”长征五号火箭的生产线与“统一了”文昌航天发射场的发射操作流程，也更具现实的运营经济价值意义。

反正长征五号火箭的LEO轨道任务发射数量极少，只有那区区的几枚。

研制多几个YF75D氢氧上面级也“花钱有限”，但却能够大大提升未来长征五号火箭在发射天宫空间站核心舱与实验舱的飞行可靠性。

因此绝对值得进行尝试。

第四节，改进后的长征五号火箭将形成下列运力列表区间。

1，长征五号火箭“基本版”，即主芯级YF77氢氧发动机持续工作时间310秒版。

主芯级不变，只是少加注33%的燃料与液氧。

捆绑的4枚3点35米煤油助推器也不变，YF75D低温上面级也不变，GTO运力为9吨左右。

2，长征五号火箭“简单升级版”，即YF75D氢氧上面级承载能力加强版本。

以“二级半”构型承担LEO轨道的发射任务，专门用于发射天宫空间站的核心舱与实验舱。

3，长征五号重型火箭“简单升级版”，即捆绑6枚3点35米液体助推器的版本。

主芯级箭体结构全面加强，以能够捆绑6枚3点35米液体助推器。

主芯级也是2台YF77氢氧发动机，但也依旧只能够持续飞行工作310秒。

YF75D氢氧上面级的结构也全面加强（即与发射天宫空间站核心舱的加强版YF75D低温上面级一样）。

起飞推力50*2+120*2*6=1540吨。

GTO的运载能力将提升到18吨以上的区间。

可以用于嫦娥五号月球采样无人飞船的发射。

4，长征五号重型火箭的“第二次升级版”，YF77氢氧主芯级发动机的持续工作时间提升到380秒的区间。

再走美国火神火箭的技术路径，使用4台YF75D低温发动机研制巨型上面级火箭，再进行箭体结构的减重升级。

GTO运力提升到23吨的区间，LTO运力提升到13吨的区间。

主要用于发射神舟载人飞船的中国NRHO深空站轨道版。

4，长征五号重型火箭的“第三次终极升级版”，公元2035年研制完成。

即使用4台YF77氢氧发动机并联研制长征五号火箭的全新主芯级，YF77氢氧发动机的持续工作时间也提升到460秒的程度。

火箭主芯级的长度也将提升到73米的水平，加上YF75D低温上面级与整流罩之后，火箭总长度将达到105米的巨大高度。

同时再使用7台YF100煤油发动机并联研制全新的5米直径巨型煤油助推器。

在海南文昌航天发射场则建设全新的火箭组装中心与移动发射塔。

如此捆绑2枚5直径巨型煤油助推器的起飞总推力将达到50*4+120*7*2=1880吨。

GTO 运力将提升到30吨的水平，GEO运力将提升到12吨的水平，LTO运力则提升到17吨的水平。

再通过NRHO深空站的技术演进路径，完全能够承担起实施中国载人登月工程的重任。

这个方案显然能够实现GEO运力10吨的愿景目标。

而且高速任务使用“专门特制上面级”也不是不可以，如果未来GEO运力达10吨的任务需求很多，中国政府就有足够的动力去研制专门的上面级火箭了。

否则美国人SLS火箭“套用”德尔塔4火箭的DCSS低温上面级“胡乱应付下的现象”也会在未来中国的超级版长征五号火箭的身上出现。

这就只是一个“钱”字的小问题了。

后记
多谢JOKI兄与ISQUIRREL兄的回答。

那个GTO运力22吨标火神火箭是写错了的，原本是要写为猎鹰9H火箭的。

目的是为了说明美国人拥有了GTO运力达20多吨的中间运力型火箭，中国也无论如何都“必须要有”。

原文还忘记了亚马逊老板的“新艾伦”火箭，现在一起加上。

这样美国在不远的将来将同时拥有了SLS、火神、猎鹰9H与“新艾伦”四款中间运力型火箭。

到于JOKI兄提到为何不等待YF77氢氧发动机升级改进到可以持续工作460秒的水平后，再用长征五号火箭来执行实际的发射飞行任务。

对于这个问题高凉陈君一贯的观点是“绝非一朝一夕”之功可以实现。

毕竟长征五号遥2火箭的发射失败就是在人们“通通认为YF77氢氧发动机都没有隐患问题了”之际却偏偏出现了致命性的故障问题。

这其中一定存在众多的“深层次原因”，而且其中的一些“致命性设计隐患与生产制造缺憾”的彻底暴露，恐怕还有一个“必须耐心等待发现”的时间过程（在未来五、六年时间内）。

至于这些“深层次的隐患原因”的彻底解决，恐怕象日本当年的H2火箭所使用的LE7发动机那样，也必须等到“改进型LE7A发动机”的研制成功时，才能够通通得到彻底的解决。

因此，高凉陈君认为YF77氢氧发动机现阶段的“小修小补（典型的头痛医头、脚痛医脚）”并不足以解决当前YF77氢氧发动机所存在的所有安全隐患。

未来中国YF77氢氧发动机也必然存在一个“象日本的LE7发动机升级到LE7A发动机的持续升级技术演进过程”。

但中国研制“YF77A改进型氢氢发动机”还需要时间，那怕从现在开始立即着手进行，时间周期也起码要10年左右。

到中国“YF77A发动机”研制成功，时间什么也要拖到公元2028年之后了。

而且长征五号火箭所发射载荷的价格都“很贵”，再也不容有失，因此高凉陈君认为“更为保守一点”也是值得的。

在经过了长征五号遥2火箭发射失败的现实教训后（在持续工作到346秒时，主芯级其中的一台YF77氢氧发动机就熄火停机了），为了未来稳妥“保守计”，也必须降低长征五号火箭主芯级的YF77氢氧发动机的持续工作时间为310秒了。

反正GTO运力能够达到9吨的区间，长征五号火箭也能够“做很多的事情”了，只要能够做到足够的安全可靠，价格贵点就贵点也能够接受。

否则象长征五号遥2火箭发射失败那样，一次就损失高达10亿美元，长征五号火箭未来一旦再次发射失败，后果将不堪设想。

至于YF77主芯级发动机的持续工作时间为何定位于310秒的区间，是经过综合考虑的。

1，毕竟YF77氢氧发动机现实中也已经多次通过了500秒的长程试车了。

再参考长征五号火箭2次实际发射的表现，由其是第二次发射时YF77氢氧发动机是在346秒时出现故障的。

因此高凉陈君认为未来长征五号火箭主芯级的YF77氢氧发动机的持续飞行工作时间缩小为310秒，就能够极大地提升长征五号火箭实际发射的“安全可靠性边际”。

2，参考美国德尔塔4火箭的RS68氢氧发动机（持续工作259秒）与日本H2B火箭主芯级LE7A氢氧发动机（持续工作时间为352秒）的实际工作时序，如果长征五号火箭主芯级发动机的持续工作时间降低得太多的话（如降低为250秒以下），再改为走“二级半”构型的技术路径，在实际发射飞行中作为真空发动机来使用的YF75D低温上面级发动机恐怕就已经难以安全点火工作了。

3，必须考虑主芯级的落区安全问题。

发射GTO、SSO与LEO轨道任务时，长征五号火箭的YF77氢氧发动机的主芯级起码要持续工作310秒以上，其所抛弃的主芯级残骸才能够避免落入东南亚群岛的陆地上面（具体精确的数据还需要专家们来详细评估论证）。

陈天（高凉陈君）
2018年9月22日。