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国外现役大型运载火箭一览

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欧洲的“阿丽亚娜”-5

“阿丽亚娜”-5是继“阿丽亚娜”-4之后欧空局推出的一种大型运载火箭。研制这种火箭的设想可以追溯到1979年,当时主要是想研制一种能把10吨重的“使神”号载人航天飞机送入200千米高的低地轨道的运载火箭,具体方案是使用“阿丽亚娜”-4的L210第一级捆绑“阿丽亚娜”-3的固体助推器(当时“阿丽亚娜”-4的液体助推器还没研制),上面使用装45吨推进剂的低温级,再上面装“使神”号航天飞机或在用于向静地轨道发射时装H10第三级。此后火箭方案几经变动。

“阿丽亚娜”-5

欧洲阿里安-5型运载火箭

1985年1月,欧空局批准了该火箭研制的预备性计划;1987年11月在欧空局部长级会议上“阿丽亚娜”-5研制计划正式得到批准。

“阿丽亚娜”-5研制计划的最初目标是:可用于向静地转移轨道进行单星或多星发射,单星发射运载能力为6.8吨,双星运载能力为5.9吨;可把22吨重的“使神”号航天飞机送入100千米×463千米、倾角28.5度的转移轨道;提供4.57米直径的圆筒形典型有效载荷空间,以与美国航天飞机兼容;达到0.98的总可靠性指标;在发射“使神”号航天飞机时满足0.999的安全性要求;实现成本方面的目标,即在每年发射8次、其中4次是静地转移轨道发射的前提下,在向静地转移轨道发射双星时成本要比使用“阿丽亚娜”-4低10%以上(相当于单位重量发射成本降低45%)。1993年欧空局决定取消“使神”号航天飞机计划,但对“阿丽亚娜”-5火箭的可靠性要求并没有降低,要求达到0.985,即每发射70次才可以有一次失败。

“阿丽亚娜”-5火箭的研制费用由欧空局的14个成员国分担,出资较多的法国、德国和意大利分别负担46.2%、22%和15%。该项目的经费最初定为72亿美元,加上20%的不可预见费用,实际上包括可行性论证工作在内总投资达86.8亿美元。欧空局有一条原则,即出资国的出资最终将以补偿合同的形式返还给出资国,因此“阿丽亚娜”-5火箭各组件的研制与生产工作都承包给了欧洲厂家。

火箭的总承包商是法国国家空间研究中心,法国宇航公司同过去一样仍作为该火箭项目的总体承包商(欧空局称之为“工业设计师”),负责总体、低温主级和固体助推器。其它主要分包商还有德国奔驰宇航公司(负责上面级)、欧洲动力装置制造公司(负责低温主级与上面级的推进装置)、欧洲推进公司(欧洲动力装置制造公司与意大利BPD防御与空间公司的合资公司,负责固体助推器的推进部分)、赖古勒斯公司(欧洲动力装置制造公司与法国国家火炸药公司的合资公司,负责固体推进剂)、马特拉·马可尼航天公司(负责设备舱)、道尼尔公司(奔驰宇航的子公司,负责三星支架)和厄利孔-康特拉夫斯公司(负责整流罩)等。

“阿丽亚娜”-5火箭在结构上分为下部组合和上部组合两大部分。下部组合与所执行的发射任务无关,由低温主级和两台大型固体助推器组成。上部组合在最初设计时分为载人和不载人两种情况:不载人时它由上面级(用于向低地轨道、太阳同步轨道和静地转移轨道发射)、设备舱、整流罩、多星发射支架和有效载荷适配器组成;载人发射时它就是装在适配器上的“使神”号航天飞机。“使神”号计划取消后只剩下头一种情况,但要根据有效载荷的情况选配整流罩和多星支架。

“阿丽亚娜”-5可以把重6.8吨的单一有效载荷送入倾角5~12度的静地转移轨道,双星和三星发射时这一能力分别为5.9吨和5.5吨。它还能把10吨重的卫星送入800千米、倾角98.6度的太阳同步轨道,把18吨重的货物送入550千米、28.5度的圆形低地轨道,70千米×300千米、倾角28.5度轨道的运载能力为22.6吨。

“阿丽亚娜”-5的固体助推器代号P230或EAP(固体助推器级),共有两台,捆绑在芯级两侧。每台助推器都可装带降落伞回收装置,用于从海上回收,以对发动机、助推器壳体、残留推进剂和设备的工作情况进行检查,积累更多的发动机工作数据。目前计划每年回收两套助推器。回收系统所用的降落伞由俄一专业研究所生产。回收装置装在助推器前裙体内,可根据需要快速拆装,重量不到助推器本身重量的0.6%。从经济性方面考虑,目前还没有重复使用固体助推器的打算。

固体助推器全长31.16米(其中发动机长26. 774米),主体直径3.049米,分三大段浇注,采用丁羚推进剂。每台助推器总重为268吨,其中装药重量237.1吨(后、中、前段各为106.5吨,I07.6吨和23.0吨),喷管6.1吨,内部绝热层4.9吨,壳体19.7吨,点火装10.3吨。药型除前段在周向开15个矩形槽外,其余均为圆柱形内孔燃烧,由下而上略呈锥形。 发动机的燃烧时间为129.4秒,起飞时的海平面推力为5250千牛(真空推力6000千牛),真空比冲2658牛·秒/千克,总冲在610兆牛以上。出口直径2.826米的喷管可利用分开90度安装的两个液压作动器实现6度的偏转(最大7度)。喷喉采用碳-碳烧蚀材料,直径0.9米。

“阿丽亚娜”-5的第一级代号H155或EPC(低温推进级),又称低温主级,使用一台燃气发生器循环的火神低温氢氧发动机,该级长30.7米,直径5.4米,起飞时重量为167.5吨。第二级级代号L9.7或EPS(可贮推进级),采用开式循环的挤压式可贮推进剂艾斯塔斯发动机,该级长3.3米,直径3.9米,推进剂为6.5吨四氧化二氮和3.2吨单甲基肼,分装在四个直径1.41米的贮箱内。艾斯塔斯发动机真空推力27. 5千牛,真空比冲3097牛·秒/千克,燃烧时间(3次工作)总计为1100秒。发动机可摆动6度,以进行俯仰和偏航控制。

“阿丽亚娜”-5的设备舱位于第二级发动机的外围。与“阿丽亚娜”-4的设备舱不同,它带有姿控系统,用于第一和第二级工作期间的滚动控制和工作结束后的三轴控制。

厄利孔一康特拉夫斯公司生产的整流罩直径5.4米,有长型和短型两种,可接纳直径4.57米的有效载荷。短型罩长12.7米,重2.3吨,长型罩长17米。由道尼尔公司制造的880千克重的三星发射支架(SPELTRA,即“阿丽亚娜”三星发射外部支撑结构,类似于“阿丽亚娜”-4使用的SPEL-DA,即“阿丽亚娜”双星发射外部支撑结构)将使上部组合的高度增加5.66米,可用于双星发射。

欧空局当前主要使用“阿丽亚娜”-5运载火箭完成发射任务,1996年“阿丽亚娜”-5火箭首次发射,在16年的历史上曾出现“阿丽亚娜”-5G、“阿丽亚娜”-5G+、“阿丽亚娜”-5GS等型号,目前使用的型号为“阿丽亚娜”-5ECA和“阿丽亚娜”-5ES,分别主要用于发射静止轨道通信卫星和ATV货运飞船。凭借早期“阿丽亚娜”-5G系列火箭的成功业绩,“阿丽亚娜”-5火箭延续了“阿丽亚娜”-4号运载火箭在商业发射市场上的辉煌,而性能更为优秀的“阿丽亚娜”-5 ECA火箭达到了10吨的同步转移轨道(GTO)运力,并可通过一箭双星的发射方式降低发射费用,进一步巩固了“阿丽亚娜”-5火箭在商业发射市场上的优势。

现在,欧洲航天局正在研制“阿丽亚娜”-5ME,并继续研发模块化、低成本的后继型号“阿丽亚娜”-6火箭。德国支持发展“阿丽亚娜”-5ME,将在2017年至2018年执行飞行任务;法国支持发展“阿丽亚娜”-6,预计在2020年后开始提供服务。与“阿丽亚娜”-5相比,“阿丽亚娜”-5ME采用了新的上面级,比目前的“阿丽亚娜”-5ECA型火箭的运载能力提高20%,地球同步转移轨道运载能力11.2吨。“阿丽亚娜”-6的地球同步转移轨道运载能力并不高,为3~8吨,但可靠性高于“阿丽亚娜”-5系列火箭,成本也比“阿丽亚娜”-5低,并能够实现更高的发射频率。

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(1)个小伙伴在吐槽
  1. 今年还有重型猎鹰
    匿名2017-02-22 16:13 回复