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【失踪人口不定期更新】吧里竟然有人科普航天……

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介于那篇科普贴实在太不严谨,我决定另开一贴
说到冷战后美国航天的发展,离不开苏联解体这个话题,更离不开92年上任前NASA局长Daniel Goldin,一般叫他戈尔丁,咱们可以叫他葛二蛋。

葛二蛋的一生是辉煌的一生,商而优则仕的典型。在出任NASA局长之前,最高爬到了TRW【1】的副总裁和总经理。
他的上一任出身根正苗红,宇航员出身,参与过阿波罗-天空实验室任务,飞过航天飞机,任上也炸过航天飞机,但是仍旧对航天飞机非常痴迷。葛二蛋不同,这孩子是TRW出身,TRW干什么的?阿波罗计划给登月舱做变推力发动机起家的,老牌航天企业,对航天飞机这种被洛克达因、阿罗杰特以及ATK这种巨头瓜分的巨型项目当然不上心,于是乎,NASA的方向重新转向一次性火箭。
【1】TRW……我会在偶数楼不定期更新美国的几大航天企业,这里就不再多说。


IP属地:山东1楼2015-08-20 17:24回复
    其实美国航天发射转向一次性火箭从86年就开始了。当时的航天飞机方炸未艾,里根同志当即做出英明决定:NASA可以选择使用德尔塔、大力神和宇宙神发射商用载荷。如此一来,最欢欣雀跃的当然是马丁公司和麦道,这两家都没能掺和进航天飞机计划,手上又有现成的大力神、宇宙神以及德尔塔火箭。

    1966年的大力神3C
    当时NASA为航天飞机拉来的发射单子上,还有足足25颗卫星;而美国空军也有近20颗卫星等待发射……1984年美国空军就曾经给马丁公司一笔投资用于重启大力神3,并发展大力神4,以用于发射大型国防载荷;而87年,美国空军又给了麦道一笔3亿的合同,用于采购七枚德尔塔2.

    1967年的德尔塔N


    IP属地:山东3楼2015-08-20 17:39
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      然后是通用动力公司,美国空军一共订购了11枚宇宙神-半人马座火箭。

      这种火箭特色是一种软式不锈钢储箱,储存时甚至需要充入一定压力的氮气来保持形态。这种储箱赋予其极高的干质比。


      IP属地:山东6楼2015-08-20 17:46
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        在86年到苏联解体,美国空军一共追加订购了11枚宇宙神半人马座、20枚德尔塔2、13枚大力神2和23枚大力神4。但是这些运载火箭都有着一个严重的问题……过于昂贵……
        同时,从NASA的空头支票中回过味的商业发射市场也开始寻找替代者。到了1990年,国家商业发射市场的容量是每年50次,同时中国也开始搅局。如果不出意外,美国有可能被彻底挤出商业发射市场……
        然而,1992年,老布什和叶利钦会面,彻底改变了这个局面


        IP属地:山东8楼2015-08-20 17:53
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          首先行动起来的是洛克希德,这个在航天领域默默无闻的航空巨头第一时间抓住了昔日苏联最大的火箭制造商赫鲁尼切夫【2】。几乎在老布什和叶利钦会面的同时,洛克希德的公关人员已经带着大批美酒丝袜和美金杀向赫鲁尼切夫。
          经过不怎么艰难的谈判,两家一拍即合,决定成立合资的国际发射服务公司,即ILS。又经过了有些艰难的公关,93年美俄达成政府间协议,俄罗斯正式进入国际发射市场。96年4月,质子K/DM开始正式执行商业发射任务,同时开始着手改进旋风火箭的微风上面级。


          IP属地:山东10楼2015-08-20 18:02
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            【2】赫鲁尼切夫,同样后文介绍。
            在那之前的1994年,发生了一件大事马丁公司无耻的收购了通用动力然后在1995年,马丁公司与洛克希德合并,诞生了史上最无耻下流的洛克希德马丁。在同一时间,洛克希德在航空领域也开始大杀四方……
            至此,黑店联盟相爱相杀好基友中的洛马就位。
            这时的洛马,手握大力神2、大力神4、宇宙神,同时还有ILS在西方的商业代理权。然后,得意忘形的洛马和赫鲁尼切夫作死的宣称,他们手里的宇宙神和质子将形成一个互相弥补的火箭系列……此举惹毛了阿丽亚娜公司,为此阿丽亚娜公司宣称不惜展开价格战。
            作完死的洛马公司悲哀的发现,自家的宇宙神2AS可靠渣渣价格昂贵,在中小载荷市场上无法与阿丽亚娜4竞争;而质子也要面对阿丽亚娜5的挤兑……
            洛马公司的技术人员认为,提高宇宙神2AS可靠性只有一种方法,简化其设计。宇宙神2AS起飞级有三台液体发动机和四枚固体助推器,未来,也许一台发动机就可以了。
            这时,将魔爪伸向了RD170的普惠、抓到了NK33的洛克达因及时的把脸贴了上来听说你想要新的发动机?
            然后……穷疯了的俄罗斯人当即通过普惠表示,我们可以半价卖出RD170……技术上的方法就是把RD170砍成两半……也就是RD180……
            1996年1月,洛马宣布RD180方案竞标成功。美帝冷战后运载火箭终于八字有了一撇,宇宙神3授精了……


            IP属地:山东11楼2015-08-20 18:22
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              黑坑联盟另一个重量级角色,波音于1997年收购麦道,同时拥有了麦道的德尔塔II系列运载火箭。资金充裕的土豪波音面对洛马的行动,大笔一挥,开始了德尔塔III项目……
              这也是一种冷战后新型运载火箭,其基础级是装满了助推器的德尔塔2起飞级——呃,是氧化剂罐增肥到4米的德尔塔2基础级——,然后在上面扣了一个史无前例、风华绝代的DCSS上面级……

              你才是大头娃娃,你全家都是大头娃娃


              IP属地:山东12楼2015-08-20 18:29
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                如此难堪的构型注定了德尔塔II将是个悲剧


                IP属地:山东13楼2015-08-20 18:31
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                  纳瓦霍非常之大,以至于这东西的助推器单拉出来在当时都足够披靡众生。
                  两台53吨推力的火箭发动机在设计上成为了最大的困难。因为在此之前,借鉴自V2的火箭发动机统统采用了液冷水套,而如此之大的推力使得燃烧室也非常之大。最终的解决方法是通道壁,即使用管道来缠绕制造火箭发动机燃烧室和喷管

                  海底的F1发动机残骸,管道壁结构清晰可见
                  这项技术以及近乎同时期苏联技术人员采用的管道壁技术可以说是战后人类在航天动力方面最大的进步,这使得火箭发动机的推力和比冲不再受到燃烧温度制约。
                  另外就是,北美航空计划使用比液氧酒精能量密度更高的液氧煤油动力。为了研制这种划时代意义的火箭发动机,北美航空组建了洛克达因。
                  在这之后,洛克达因研制了包括F1、J2、RS25、RS68在内的一系列顶尖火箭发动机,创造了一个又一个技术神话……


                  IP属地:山东31楼2015-08-23 11:14
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                    呃……上面有些问题,单开一楼。北美航空当时组建的并不是洛克达因,而是航空物理实验室。后来这个实验室分裂为两个独立的法人公司,即洛克达因与自动控制公司。
                    自动控制公司当时负责纳瓦霍的制导系统开发工作。
                    纳瓦霍的助推器另一个问题是,由于纳瓦霍的冲压发动机启动速度与助推器火箭发动机推力的双重限制,必须要在加注量不变、推力不变的情况下维持至少1.2的起飞推重比。这就迫使另一项技术的出现。
                    在纳瓦霍之前,人类的液体火箭是这样的

                    蒙皮内是承力桁架,然后内部是独立的燃料箱。北美航空将这些合为一体,即由燃料储箱支撑箭体结构,在那之后的火箭是这样的

                    火箭发动机的推力、比冲,以及运载火箭的干质比,可以说在不成功的纳瓦霍身上,北美航空学到的东西使其不断接近太空……
                    几年后,北美航空成为土星5二级S-II的主承包商,创造了史上最变态干质比记录;几十年后,北美航空又携不成功的XB70研发过程中的经验和教训,成为航天飞机主承包商。
                    野驴的东家在86年前,是如此的辉煌与灿烂。


                    IP属地:山东32楼2015-08-23 11:27
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                      1986年,挑战者号爆炸。其固体助推器的主承包商聚硫橡胶元气大伤,被ATK兼并,洛克韦尔国际举步维艰。
                      1996年,洛克韦尔的航天部门被波音收入囊中。波音屹然成为美国航天工业的国家队。
                      说完了供货方,我们来看一下客户。1994年,美国国会搞了一个宇宙发射计划论证,论证的结果就是改进型一次性运载火箭,即EELV。
                      EELV将要替换用于发射国防气象卫星的大力神2、德尔塔3,用于发射国防通讯卫星的宇宙神2,用于发射大型国防载荷的大力神4以及用于发射GPS的德尔塔2。这就要求EELV必须要采用一些技术措施,来使用同一种运载火箭来发射从2吨到20吨的载荷。


                      IP属地:山东33楼2015-08-23 11:31
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                        在这种技术要求下,波音与洛马不约而同的选择了通用助推核心级的概念。分别研发出了德尔塔4系列与宇宙神5系列运载火箭。
                        德尔塔4的研发比较复杂,我们先来说说宇宙神5。

                        宇宙神5与上文提到的宇宙神3的关系那是非常密切的,本质上宇宙神5就是宇宙神3将一子级加大为3.8米直径,容纳更多的燃料,提供更高的速度增量。
                        宇宙神5系列的命名规则是这样的。宇宙神5 xyz,x代表整流罩型号、y代表助推器数量;z的话,1代表使用单发的半人马座上面级,用于发射深空载荷,2代表使用双发的半人马座上面级,用于发射LEO载荷。
                        例如上图的宇宙神5,可以看到其采用了5.2米整流罩、4台助推器、用于发射深空载荷,也就是宇宙神5 541。
                        由于宇宙神3系列飞船成功,宇宙神5也一帆风顺。其助推器由ATK提供,5.2米整流罩由阿丽亚娜提供(实际上就是阿丽亚娜5的整流罩)。


                        IP属地:山东35楼2015-08-23 11:41
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                          波音的EELV同样也是在现有运载火箭基础上升级,这也是EELV的精髓所在。
                          波音手握北美航空的丰富经验,洛克达因又有着举世无双的低温发动机研制能力,而且DCSS已经将RL10B2的潜力压榨至极致,所以他们同样选择从基础级着手。

                          洛克达因的RS68是迄今推力最大的液氧液氢发动机,波音在此基础上研发了一款5米低温起飞级,并且研发了适配5米起飞级的5米级DCSS上面级。
                          德尔塔4也可以通过调节助推器数量或者并联芯级来调节运力,但是它有两种上面级,在加装助推器并使用更大的DCSS-5上面级时,德尔塔4M拥有接近于宇宙神5系列的运力。
                          德尔塔4系列分为单芯级的德尔塔4M与三芯级并联的德尔塔4H两个细分型号,在换装RS68A之前,两种芯级并不能通用;在换装RS86之后,由于先前的位德尔塔4H生产的芯级还没有使用完,因此与德尔塔4M还是不能通用
                          更逗比的是,前段时间俄罗斯威胁断供RD180时,波音提议使用德尔塔4M(5,6)来替代宇宙神5 541与宇宙神5 551,但是这样一来德尔塔4系列又会多出一种芯级,模块化的优势荡然无存


                          IP属地:山东36楼2015-08-23 11:55
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                            在10年左右,美国国防部曾经发标求购一种能够取代半人马座与DCSS上面级的强劲上面级,即ACES上面级。

                            ACES上面级采用类似半人马座的结构,5米直径的软式储箱、由新型上面级发动机提供动力,当然还有高达12左右的干质比。如果成真,德尔塔4H的GTO运力将突破20吨,LEO运力将突破35吨,五台起飞级并联甚至有可能达到SLS的运力……
                            这种没有下文的上面级将开始另一种运载火箭,在这之前,我们放下火箭,聊一下黑店联盟。


                            IP属地:山东37楼2015-08-23 12:06
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                              咱们上面扯了这么多,大家会发现,阿波罗时代的美国航天企业几经转手,到了本世纪初,他妈的奇迹般的集中在了波音和洛马的手里。
                              这还不算完,他们还参与同一个项目,搞出来两个差不多火箭,干着差不多的活,吃着同一个锅里的饭……
                              有一天,两家一合计:咱们还抢什么啊?就剩咱俩了……咱们合资组建个公司,负责咱两家的火箭运行,有钱一起黑,黑来对半分
                              2005年5月2日,两家正式把自家的航天发射服务合二为一,建立了上黑天下黑地中间黑空气的ULA,航天发射联盟……

                              老子就是黑,有种别求我们


                              IP属地:山东38楼2015-08-23 12:17
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