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现在我国的科学技术研制航天飞机难吗?

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发表于 2024-9-6 13:05:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
我国在航空航天领域的科学技术与世界强国的差距有多大,还有多少年才能赶的上。

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发表于 2024-9-6 13:07:05 | 显示全部楼层
下去10年可以,现在不行。
首先航天飞机两条科技树
一条是前苏联点出来的,暴风雪号,大推力运载火箭推动航天飞机上天然后返回时依靠使用小推力发动机进行姿态调整降落。这条科技树相对好走,需要近地轨道运载能力100吨以上的大推力火箭。这个我们国家有研究,长征9目标近地轨道140吨。那么啥时候首飞呢,乐观点2028年。悲观点2030。至于航天飞机本身,既然对动力系统要求不高,那么进度会快不少,2030年之前肯定弄出来没问题,但是这条线你会发现,这TM和现在的载人飞船区别不大啊,都是可重复使用的,都是火箭打上天,太空变轨还困难,这是第一条路线,走前苏联路线。
第二条就困难了,走美国路线,使用航天机自带发动机推上去。首先需要2个助推器,不管是不是固体了,能推上去就行,起飞推力至少1000吨级别,美国的助推器是固体助推器,单个发动机1200吨,长五的四个助推器才960吨,8个发动机啊,想要搞出1200吨级助推器,下去十年再说吧,哪怕现在下手。然后还需要橙罐,也就是燃料罐,美国人用的8米多直径,我们没点8米直径的科技点,我们点的10M的,比美国粗。下去5年差不多,毕竟这是长九需要用到的。再说另一个核心,SSME发动机,这个天顶星科技了啊,推力是海平面167吨,真空209吨,比冲520S,作为对比,目前YF77液氢液氧发动机是地面51吨真空70吨,比冲438S。下一代的YF90才能在推力上追上SSME,按照长9的计划YF90要达到200吨级别,比冲450+,下去五年能定住就算好的。但是推力不是rs牛逼的地方,这货牛逼平均能用100多次这才是天顶星科技,我国现在的氢氧机还是用完就扔的一次货。鬼知道什么时候能造出来。不管是选择路线1还是路线2,没有10年肯定下不来。i
另外么,美国人都因为烧钱不用,肯定是不如载人飞船划算的。

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发表于 2024-9-6 13:11:16 | 显示全部楼层
非常难,可以说是不可能
从表面上就能看出很多的技术咱们根本没有掌握
举个栗子
中间那个大橙罐,直径8.4m,高46.9m,空重25.56吨,装满液氢和液氧之后总重762.1吨!
咱们能不能做那么粗而且空重那么轻的罐子?
两边那两个大号SRB,直径3.71m,高45.46m,一根装满了固体燃料之后重590吨,推力12000kN,可复用,并且发动机推力在最大动压区域(Max Q)能调节减小,推进剂初始是星形填装,随后逐渐燃烧变成圆形外表面,表面积减小,因此推力减小。
先不说复用这事,我印象中上次固推上新闻是3.35m单节固推试车成功..........
轨道器,自身空重68吨,此外可以携带25吨载荷,自己屁股上戳了3台SSME(RS-25)外加两台使用一甲基肼和四氧化二氮,可多次启动的OME(轨道机动系统)
先说发动机,OME这货还好,两台一共可以提供53.4kN的推力,一台差不多27kN不到,咱们的远征二号单台推力13kN,还是有希望发展出来的
但是SSME就不那么简单了,氢氧机+分级燃烧循环+1860kN的海平面推力+366s/452.3s的比冲+可复用,回头看看咱们目前最大的氢氧机YF-77...........燃气发生器循环+509.6kN海平面推力+310s/426s的比冲......................................在没多少钱的情况下搞出这玩意还是不错的,但是跟当年死命砸钱砸出来的SSME来说还是差太远了
最后是这个轨道器。。。。。首先,这货理论上可以复用超过100次;其次,这玩意自身尺寸跟麦道DC-9差不多,重量比DC-9还沉一点.............能送这么大个玩意上天而且还能完整回来的,只有美国和苏联这两家办到了,成功把这玩意修了修又扔上去还完整回来的,只有美国佬了,这对轨道器的气动设计、飞控的编写、机身结构强度和防热材料都有着极高的要求,目前土鳖的飞控虽说不差,乘波体升力再入弹头根据小道消息也有了,但是这么大个玩意想要能扔上天还复用成功。。。。。。。。。。。这是存在代差的巨大差距

虽然美帝用自己的实际行动证明了这破玩意的性价比低到令人发指,但是这玩意的技术到现在还是最尖端的,SSME到现在还在定期试车,准备直接用到SLS上,两边的两个巨型固推的儿子就是前些天试车成功的SLS固推,轨道器上那个机械臂目前装在国际空间站上当抓飞船和出舱宇航员的移动平台,毛子已经死了,现在的毛子也只能吃老本,继续用着60年代的联盟和污染严重的质子,天顶和安加拉到现在也没见过几次发射;土鳖目前正在成长,但是饭要一口一口吃,虽然可以少走一些弯路,但是路还是要自己一步一步走的,乱放卫星吹牛*最后的效果只能是自己抽自己的脸

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发表于 2024-9-6 13:12:31 | 显示全部楼层
先说结论:目前根本不可能,达到同样水平估计也得至少20年后。
我们先来好好讨论下,航天飞机是个失败的项目么?再在其中穿插讨论技术。

反对派:当然是失败的项目。
理由如下:
1. 烧了天量的钱,5架航天飞机(1981哥伦比亚号,1983挑战者号,1984年发现号,1985年亚特兰蒂斯号,1992年奋进号)花了超过2000亿美元,这些费用够维持4个核动力航母战斗群几十年了;主要原因在于所谓的可回收大大超出了计划,原计划单次6000万美元的费用飙升了10倍。
2. 航天飞机过于复杂,容易出事,哥伦比亚号(2003)和挑战者号(1986)两次失事,成为人类史上宇航员伤亡最大的航天事故,每次都死亡7名宇航员。航天飞机共计正式发射135次。
3. 功能实在有限,只能在近地轨道使用,无法执行大型的项目,比如登月;由于自身重量过大(78吨),真正的有效载荷只能做到20-25吨。

现在我国的科学技术研制航天飞机难吗?-1.jpg

我认为:当然不是失败的项目。
理由如下:
1. 航天飞机集成了美国航天各个技术顶点
单从推进系统而言,目前我国最强大的火箭是2016年刚刚试射成功的长征五号,以及人类历史上最强大的土星五号火箭,作为对比。
航天飞机助推器:全世界最强,遥遥领先苏联。固体助推做到了单个推力1250吨,土星五号并没有助推器,但主发动机的推力也不过是700吨级别。长征五号的助推器是液氧煤油YF-100发动机,推力是这个固体助推10分之一;且自1981年首次发射起固体助推器可重复回收(大部分零件),2011年亚特兰蒂斯号做完航天飞机第135次飞行任务退役时,固体助推器上依然有1981年首次发射时的零件;
航天飞机主发动机:液氧液氢RS-25发动机,土星五号J-2的1,7倍,中国最好、长征五号上YF-77的3.5倍;这个主发动机是可回收的,设计回收次数150次,这个回收次数简直太无情;
轨道转移发动机:类似各大火箭的上面级,但也达到了5吨推力。能做到15个小时工作时间,1000次启动。我国最先进的远征二号,公开数据显示2次启动能力,1.3吨推力。
航天飞机比土星五号水平都高了一大截,我国目前计划的长征九号火箭,要按照土星五号级别做,都计划到2030年首飞了,跟航天飞机相比就相距更远了,美国是1965年就首飞了土星五号,1981年就首飞了航天飞机。
每一架航天飞机都有超过250万个零件,370公里长的线缆,27000块防热瓦,是人类有史以来造过的最复杂机器没有之一了
我国光是推进能力的差距,就实在太巨大。

2. 航天飞机的技术反馈奠定了美国几十年的航天技术制霸
航天飞机虽然2011年遗憾下马,但它的技术积累却一直在被使用。
航天飞机这种固体助推+液氢液氧主推的推力系统,直接被美国下一代土星五号火箭-太空发射系统(Space launch system)拿来使用,后者已经测试完毕,2018年首飞。
航天飞机固体助推器回收早在1981年。助推器就是火箭一级的效果,后来的Space-X做火箭回收,跟航天飞机的各项技术积累是密不可分的。
去年轨道科学公司又测试了一款固体助推器,破纪录了,也是在航天飞机固体助推基础上改的。
而轨道器(类似飞机那部分)的回收设计也是150次,这部分简直是黑科技。
航天飞机气动很复杂,尤其是返回大气时类似飞机的外形带来很大挑战。航天飞机先后用过十几种隔热材料/瓦,它们为后来猎户座飞船等的设计积累了大量数据和经验。
这几个方面,都是很复杂的技术,我国目前除了隔热材料几乎都是预研阶段。

3. 航天飞机是一个缺一不可的大系统
它不仅是一个超强的火箭,很多系统的综合缺一不可,苏联在很多分系统上准备充分,也是倾尽全国之力,然而在一个环节失败就最后失败了,苏联解体后就更不用说了。(唯一的暴风雪号在暴风雪中被仓库砸毁了。。。,悲剧)
苏联也为了自家的航天飞机设计了世界上推力最大的能源火箭,推力甚至超过了土星五号,然而完全没用上;
航天飞机转运需要大飞机背着,美国用的是波音747改进,苏联也为航天飞机设计了世界上载重最强的安225运输机,然而也没用上;

现在我国的科学技术研制航天飞机难吗?-2.jpg
下面是航天飞机发射基地,卡纳尔维拉尔角,发射架一条线蔚为壮观

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航天飞机转运的履带运输车,自重2400吨,世界最大的履带运输车

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在这些重要的系统中,我国的载重运输车和发射场应该差距不多。但单单一个能扛得起来航天飞机这种重量的大型运输机,估计也要等很多年了。

所以航天飞机是当年美国把各个领域的顶级技术集中到一起做出的一个产品,退役并不代表这些资金的投入没有价值。航天飞机虽然被雪藏了,它创造的顶级技术却一直存在。
航天飞机项目先后持续近40年,NASA里五大中心(约翰逊、马歇尔、戈达德、肯尼迪和斯坦尼斯)全程主要负责,带来了大量经费和科研产出;它的制造商,洛克希德·马丁,波音,轨道科学都是世界顶级的防务/航空/航天公司,在航天飞机项目上赚的盆满钵满。尤其是洛马的成长,在航天飞机项目周期内大量并购整合美国防务公司,现在是全世界最大的防务/军火公司。航天飞机项目消耗了美国半导体、集成电路、计算机、微电子等行业早期三分之一甚至一半的产品,直接促进了美国这些行业的崛起,全球领先。美国的大学和科研机构参与的毛毛多,这就不细说了。还有政治和文化价值。
它的退役也不全是资金的问题,有如下很多因素:
a. 其他火箭的竞争。航天飞机运力20吨很鸡肋,很多NASA培养的其他公司也有不错的火箭产品,比如泰坦、三角洲、宇宙神等,导致航天飞机很多发射任务被抢;
b. 航天需求发生变化,尤其是国际空间站的存在,使得近地载人航天任务变得不再神秘。NASA在把近地任务部分下放给商业航天公司,自己重新把眼光放在新一代火箭航天器和深空探测任务上。航天飞机用处减少。
c. 商业航天崛起,可替代方案逐渐成熟。现在商业航天顶起了美国半边天,同样的任务,Space-X、轨道科学公司的价格只是航天飞机的十分之一,航天飞机就彻底没意义了。

所以,我国当然没有必要重新做一架航天飞机,性价比太低,且貌似技术上20-30年内还真很难做出来。
但并不代表航天飞机的技术就不值得做了,它是当时做的太牛了,大家没想到会这么贵!

更何况现在国际形势那么好,冷战的军备和科技竞赛消失不见,政治和军事压力不大。
我国的航天投入只是NASA预算的零头,只够专心做载人航天,那就更难达到航天飞机的水平了。人家比你优秀,哎,还比你有钱。
但也没办法,欠的账太多了,只能先解决一个个从0到1的问题。
所以更应该向中国航天人致敬!

航天飞机:太空探索史上的明珠

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发表于 2024-9-6 13:18:47 | 显示全部楼层
可以说是很难了。
航天飞机在不抛弃任何主体结构(飞机自己的结构)的情况下做到了20多吨LEO,如果两发固体火箭发动机不算一级的话就是单级入轨,单级入轨什么概念?对航天有一定了解的人应该知道火箭的20吨LEO和航天飞机的LEO实现难度完全不同,因为航天飞机有165000磅结构重量,就是说有74吨死重,加上20吨LEO就是说这一套推力系统有94吨LEO!而且航天飞机发射的时候那个惨不忍睹的气动和不对称的推力分布还严重拖后腿...而我国目前最大的LEO不过是25吨。
加一点和题目无关的私货,我认为搞航天飞机思路不太对,如果用空叉的思路搞反推或者搞简单一些的发动机返回做一个火箭出来都不至于搞成最后的模样。当然,现在放马后炮也没有用,我也不觉得我比NASA高明,但是中国就算能搞(并搞不出来)也最好别搞这玩意。搞一个类似于SLS的东西多好,是吧?
航天飞机的主发动机SSME (最开始打成SSTO了…)可以说是人类史上最牛逼的航天发动机之一,最牛逼的氢氧发动机。推力大效率高结构复杂而且可以重复使用。而我国最强的氢氧机... 可以忽略不提了。
如果不计成本地砸钱,我们应该是可以做一个类似的东西出来,但是完成时间可能就是十年后了。

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发表于 2024-9-6 13:19:41 | 显示全部楼层
非常难。
航天飞机放在现在来说,也是“天顶星科技”
其他方面我们先不要看了,我们先看看航天飞机有多大?拿美国的航天飞机举例吧。
美国的航天飞机长大概在56米,翼展24米,自重68吨,能载货36吨,整个系统起飞自重超过2000吨,起飞推力高达2800吨!

现在我国的科学技术研制航天飞机难吗?-1.jpg
以中国现在的技术水平,最多能把多少吨的火箭和物资送上天?
现在中国最高技术,能把长征五号扔到太空去,火箭自身重量880吨,运载能力最高25吨。
长征九号的运载能力是足够了,能扔100吨的东西去太空,自身质量也有几千吨。但是长征九号什么时候发射?
预计2030年发射长征九号。
好了,我们来谈谈第二个问题,这,玩,意,要,能,重,复,使,用,100,次。
中国航天局给你跪了好么!
我们现在的航天技术能达到美苏80年代水平就烧高香了,能有70年代末水平就不错了。即使我大胆预测,中国是加速式追赶。
那么中国距离世界最先进技术也至少有20到25年的差距。
我们超越俄罗斯真的不难,最多十年,俄罗斯有的技术我们就都有了,毛子一没钱二没人,吃老本吃三十年也差不多了。
但是我们想超越美国,还有很长一段路要走。
这个国家60年代把人送上太空,登陆月球,70年代就能把火星探测器扔上火星带回大量照片资源,80年代开始玩星球大战系统,1994年的时候GPS就覆盖了全球!
不要觉得有点东西就骄傲了,想全面追上美国,估计得到我们这一代人退休,死之前应该能看到吧。
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