国外超重型运载火箭研制与发展调研报告

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引言

一个国家进入空间的能力在很大程度上决定了其空间活动的范围。超重型运载火箭代表了当今世界运载火箭技术的最高水平，能大幅提升进入空间的能力，是开展空间探索和大规模空间活动的重要基础。

超重型运载火箭的研制涉及众多学科，对于火箭动力装置、制导控制系统、箭体制造、芯级试验、测发系统以及地面配套设施都有极高的要求，这些关键技术是我国在研制过程中需要重点突破和解决的。

美国和俄罗斯作为世界两大航天强国，依靠深厚的航天技术积累，率先完成了超重型运载火箭的研制和发射。尤其是美国在“阿波罗计划”（Apollo program）中研制的“土星Ⅴ”（Saturn Ⅴ）超重型运载火箭，支持美国航天员成功登月，“土星Ⅴ”也是目前世界上发射次数最多的超重型运载火箭。目前，美国正在研发“航天发射系统”（SLS）超重型火箭，目标是为近地以远的深空探测服务，如地月空间、小行星，甚至是载人的火星探测。SLS采用递进式的发展思路不断提高技术的先进性，降低对预算的需求。低成本的近地有效载荷发射则交给了商用发射服务。俄罗斯也在持续地研究建造重型火箭的方案，但由于俄罗斯经济发展的滞后，一直未见实施计划。同时，美国太空探索技术公司（SpaceX）在研的“超重-星舰”（Super Heavy Starship）空间运输系统代表了世界上最高水平的超重型运载火箭技术水平。

纵观国外超重型运载火箭，各国采用的动力类型各不相同，但从构型发展规律来看，各国均由最初的串联构型发展为捆绑助推器的并联构型；而对于并联构型，助推器动力类型主要集中为液氧煤油发动机或者固体发动机两种。国外多年的超重型运载火箭研制经验总结，也为我国超重型运载火箭研制中构型论证提供了可靠的参考依据。

【正文目录】

一、国外超重型运载火箭研制与发展概况

(一)国外超重型运载火箭研制与发展现状及特点

(二)国外超重型运载火箭研制与发展趋势

二、国外超重型运载火箭关键技术

(一)国外大推力液体火箭发动机技术

(二)国外超重型运载火箭制导控制系统技术

(三)国外大直径箭体制造技术

(四)国外芯级试车及整箭测发控技术

三、美国“土星Ⅴ”超重型运载火箭

(一)“土星Ⅴ”研制背景

(二)“土星Ⅴ”总体构型

(三)“土星Ⅴ”芯级结构及发动机

(四)“土星Ⅴ”的制导与控制系统

(五)“土星Ⅴ”历次发射任务概况

(六)“土星Ⅴ”的研制意义与启示

四、美国“重型猎鹰”运载火箭

(一)“重型猎鹰”研制背景

(二)“重型猎鹰”总体构型与特点

(三)“重型猎鹰”芯级与助推器

(四)“重型猎鹰”关键技术

(五)“重型猎鹰”历次任务概况及发射计划

五、美国“超重-星舰”运输系统

(一)“超重-星舰”运输系统研制背景

(二)“超重-星舰”总体设计及任务方式

(三)“超重-星舰”关键技术

(四)“超重-星舰”历次试验概况

(五)“超重-星舰”未来发展计划预测

六、美国“航天发射系统”(SLS)运载火箭

(一)“航天发射系统”(SLS)研制背景

(二)“航天发射系统”(SLS)方案及总体构型

(三)“航天发射系统”SLS-1五段式固体助推器

(四)“航天发射系统”(SLS)通用芯级

(五)“航天发射系统”(SLS)上面级

(六)“航天发射系统”(SLS)研制进展及试验情况

(七)“航天发射系统”(SLS)的研制意义与启示

七、苏联/俄罗斯N-1超重型运载火箭议

(一)N-1火箭研制背景

(二)N-1火箭总体设计及构型

(三)N-1火箭各子级结构

(四)N-1火箭的历次发射概况与启示

八、苏联/俄罗斯“能源号”超重型运载火箭

(一)“能源号”的构型及设计特点

(二)“能源号”的芯级及主发动机RD-0120

(三)“能源号”液体助推器

(四)“能源号”历次发射概况与研制意义

九、俄罗斯“叶尼塞”及“顿河”超重型运载火箭

(一)“叶尼塞”及“顿河”发展背景

(二)“叶尼塞”及“顿河”设计方案

十、国外超重型运载火箭研制与发展对我国的启示

(一)我国超重型运载火箭研制计划

(二)我国超重型运载火箭研制可能面临的困难

(三)国外超重型运载火箭的研制及发展对我国的启示

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