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[专题专项] 俄罗斯“质子”运载火箭及其上面级

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fireeyes 发表于 2008-11-6 12:01 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 darklighter 于 2009-2-11 23:16 编辑

毛子的和风M还是比较牛B的,N次点火,而且最后一次点火和第一次相隔9个小时,要是我们的YF-75不知道还点得燃不。
35786km 发表于 2008-11-6 13:01 | 显示全部楼层
<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder"><b>以下是引用<i>fireeyes</i>在2008-11-6 12:01:41的发言:</b><br/>毛子的和风M还是比较牛B的,N次点火,而且最后一次点火和第一次相隔9个小时,要是我们的YF-75不知道还点得燃不。 </div>
<p>
长征三号(CZ-3)运载火箭的研制成功,使我国成为世界上第3个掌握液氧/液氢高能推进技术的国家,同时使我国成为<font color="#ff0000">世界上第2个掌握低温液体火箭发动机高空二次启动技术的国家</font>;
</p>
<p>[em63]</p>
darklighter 发表于 2008-11-6 13:38 | 显示全部楼层
和风M用的是自燃性推进剂,推力比较小的主发动机,其在轨热控,多次点火等方面和采用低温推进剂的长三甲三子级不可相提并论。当然长三甲三子级和先进的半人马座上面级相比,在任务灵活性方面也是有差距的。
 楼主| fireeyes 发表于 2008-11-6 15:24 | 显示全部楼层
<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder"><b>以下是引用<i>35786km</i>在2008-11-6 13:01:54的发言:</b><br/>
<p>
<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder">长征三号(CZ-3)运载火箭的研制成功,使我国成为世界上第3个掌握液氧/液氢高能推进技术的国家,同时使我国成为<font color="#ff0000">世界上第2个掌握低温液体火箭发动机高空二次启动技术的国家</font>;</div>
<p></p>
<p><img title="dvubb" alt="图片点击可在新窗口打开查看" src="http://www.9ifly.cn/chat/images/emot/em63.gif" align="middle" border="0"/></p></div>
<p>35786兄表当我是小白啊,我知道YF-73和YF-75可以二次点火,但那只相隔600秒,和风可是9个小时......</p>
<p>不过感谢darklight兄,这才知道原来和风用的是肼。这当然就不能跟YF-7*去比啦,那就只能比YF-40A。呵呵。</p>
<p>不管怎么说还是比较牛的,光近9个小时的保温、管道防堵、吹除就不是一般人能比的。我们的YF-40A只有10分钟啊。而且还只能搞2次。体力没毛子的好。</p>
<p>我说你们那个猴子的表情是怎么来的?我怎么没找到。</p>
[此贴子已经被作者于2008-11-6 15:25:12编辑过]
liudao 发表于 2008-11-6 23:22 | 显示全部楼层
<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder"><b>以下是引用<i>fireeyes</i>在2008-11-6 12:01:41的发言:</b><br/>毛子的和风M还是比较牛B的,N次点火,而且最后一次点火和第一次相隔9个小时,要是我们的YF-75不知道还点得燃不。 </div>
<p>和风-M只有两次点火,牛的地方是目标轨道近地点高达5000公里,大大减少了定点之前星载燃料的消耗.</p>
35786km 发表于 2008-11-6 23:39 | 显示全部楼层
<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder"><b>以下是引用<i>fireeyes</i>在2008-11-6 15:24:29的发言:</b><br/>
<p>35786兄表当我是小白啊,我知道YF-73和YF-75可以二次点火,但那只相隔600秒,和风可是9个小时......</p>
<p>不过感谢darklight兄,这才知道原来和风用的是肼。这当然就不能跟YF-7*去比啦,那就只能比YF-40A。呵呵。</p>
<p>不管怎么说还是比较牛的,光近9个小时的保温、管道防堵、吹除就不是一般人能比的。我们的YF-40A只有10分钟啊。而且还只能搞2次。体力没毛子的好。</p>
<p>我说你们那个猴子的表情是怎么来的?我怎么没找到。</p>
<div align="right"><font color="#000066">[此贴子已经被作者于2008-11-6 15:25:12编辑过]</font></div></div>
<p><i>fireeyes</i>兄表要误会!我之前也以为微风上面级是氢氧的,既然老美是第一个掌握二次启动的,俺们第二毛子在我们后面,他能点N次我们的应该也可以吧,后听darklight兄这么一说特去查了下质子的资料确实是肼和CZ-4一类的家伙,而且是上千吨的起飞推力GTO也只有6.5t的样子,虽然纬度是高点,但混肼发动机的比冲是低了些......</p>
darklighter 发表于 2008-11-7 17:44 | 显示全部楼层
<div class="msgheader">QUOTE:</div><div class="msgborder"><b>以下是引用<i>35786km</i>在2008-11-6 23:39:34的发言:</b><br/>
<p><i>fireeyes</i>兄表要误会!我之前也以为微风上面级是氢氧的,既然老美是第一个掌握二次启动的,俺们第二毛子在我们后面,他能点N次我们的应该也可以吧,后听darklight兄这么一说特去查了下质子的资料确实是肼和CZ-4一类的家伙,而且是上千吨的起飞推力GTO也只有6.5t的样子,虽然纬度是高点,但混肼发动机的比冲是低了些......</p></div><font face="Verdana">
<p><font face="Verdana">有几个问题还是觉得有必要说明一下:</font></p>
<p>&nbsp;</p>
<p><font face="Verdana">首先,“混肼”指的就是由不同的肼类物质构成的混合物。质子和长征用的都是高纯度的偏二甲肼,不能叫做混肼。用混肼的例子是美国的大力神(“混肼-50”,偏二甲肼和无水肼各50%)。最近常看到有人说长征用的是“混肼”,似乎是把“混肼”当成肼类推进级的统称来用了,是不对的。</font></p>
<p>&nbsp;</p>
<p><font face="Verdana">其次,比较不同运载火箭,有时用运载能力/起飞质量,也就是“运载系数”做一个有一定价值的参考。起飞推力的影响远没有起飞质量直接,参考价值小很多。</font></p>
<p>&nbsp;</p>
<p><font face="Verdana">最后,质子三级主发动机都采用分级燃烧循环,比冲并不算低,可以说介于燃气发生器循环和分级燃烧循环的液氧/煤油之间。再加上自燃性推进剂密度大,火箭体积、结构质量小,还有针对LEO的三级设计,所以从LEO运载系数的角度看,质子的数据相当高。至于为什么GTO运载系数比较低,发射场纬度高当然是很重要的一个原因。另外四级质子是在三级质子原封不动的基础上加上面级构成的,对GTO任务未必是一种优化的设计。GTO任务的总速度增量对于四级构型是否显得比较低,发挥不出四级的优势?各级之间质量分配是否合理?这些也都是影响因素。<br/></font></p></font>
<p>&nbsp;</p>
<p>&nbsp;</p>
[此贴子已经被作者于2008-11-7 17:53:10编辑过]
liudao 发表于 2008-11-7 18:50 | 显示全部楼层
<p>和风-M重达23吨,加上卫星,总重近30吨了.考虑到火箭仍使用肼燃料和起飞重量,可以说质子-M运载火箭的性能相当高了.</p>
<p>&nbsp;</p>
<p>但是,质子-M火箭在发射同步卫星时,从它的典型飞行程序可以看出几点:第1,三级火箭分离后,和风-M+卫星的组合体初始入轨速度不高(估计在世界各国中怕是最低的).第2,第一次近地点点火后,组合体进入一个5000X36000公里的同步转移轨道,并且要从近地点一直滑行8个多小时到远地点,这种飞行程序的最终入轨精度不是最好的.</p>
35786km 发表于 2008-11-8 17:03 | 显示全部楼层
<p>
质子-K/DM组级运载火箭 <br/>质子-K/DM组级运载火箭(俄语:Прото?н-К/РБ ДМ)苏联研制的质子号系列运载火箭中的一种四级型号。美国国防部对这种火箭的代号是“SL-12”,美国国会的谢尔顿命名法(用于识别火箭的衍生型号)则称其为“D-1-e”。 <br/><br/>质子-K/DM组级的主要特点是使用了被称为“DM组级”的上面级,这种上面级使苏联人第一次获得了将人造卫星送入地球静止轨道的能力(由于拜科努尔发射场的位置太靠北,苏联向赤道上空发射卫星是很困难的)。DM组级是在原有的上面级D组级的基础上开发的(D组级只能发射深空探测器),于1974年第一次投入使用。 <br/><br/>质子-K/DM组级火箭于1974年3月26日第一次发射,将宇宙-637卫星(苏联的第一颗地球同步轨道通信卫星)送入轨道。火箭在1990年停止使用,共发射了66次(其中6次失败)。 <br/><br/>DM组级又发展出两个型号:DM2组级(1982年)和DM5组级(1997年),所构成的火箭可以分别称为质子-K/DM2组级(8K82K/11S861)、质子-K/DM5组级(8K82K/17S40)。质子-K/DM2组级于1982年10月12日第一次发射,载荷是一颗格洛纳斯导航卫星(宇宙-1413);DM2组级又发展出DM2-M组级(配套的火箭为8K82K/11S861-01,1994年首飞)。质子-K/DM5组级于1997年6月6日第一次发射,载荷为宇宙-2344军事侦察卫星。 <br/><br/>1996年4月8日执行第一次国际商业发射任务(欧洲阿斯特拉-1F卫星)的火箭是质子-K/DM2-M组级。 <br/><br/>所属国家/组织 苏联/俄罗斯 <br/>研制单位 中央机械制造设计局 <br/>(TsKBM) <br/>生产单位 赫鲁尼切夫机器制造厂 <br/>型号 UR500K-L1P <br/>生产代号 8K82K/11S86 <br/>首飞 1974年3月26日 <br/>发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号 <br/>发射阵地各两个) <br/>起飞推力 8847千牛(海平面) <br/>10470千牛(真空) <br/>外形和质量参数 <br/>全长 57.2米 <br/>芯级最大直径 4.1米(不含贮箱) <br/>7.4米(含贮箱) <br/>整流罩直径 4.35米 <br/>起飞质量 691272千克 <br/>第一级 <br/>名称 质子K-1 <br/>质量 450510千克 <br/>不含推进剂质量 31100千克 <br/>推进剂质量 419410千克 <br/>长度 21.18米 <br/>直径 7.4米(含贮箱) <br/>发动机 6台RD-253环向布置 <br/>推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 <br/>单台推力 1474千牛(海平面) <br/>1635千牛(真空) <br/>总推力 8847千牛(海平面) <br/>10470千牛(真空) <br/>工作时间 124秒 <br/>比冲 267秒(海平面) <br/>316秒(真空) <br/>第二级 <br/>名称 质子K-2 <br/>质量 167828千克 <br/>不含推进剂质量 11715千克 <br/>推进剂质量 156113千克 <br/>长度 14米 <br/>直径 4.1米 <br/>发动机 4台RD-0210 <br/>推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 <br/>单台推力 608千牛(真空) <br/>总推力 2399千牛(真空) <br/>工作时间 206秒 <br/>比冲 327秒(真空) <br/>第三级 <br/>名称 质子K-3 <br/>质量 50747千克 <br/>不含推进剂质量 4185千克 <br/>推进剂质量 46562千克 <br/>长度 4.11米 <br/>直径 4.1米 <br/>发动机 1台RD-0212 <br/>推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮 <br/>单台推力 630千牛(真空) <br/>总推力 630千牛(真空) <br/>工作时间 238秒 <br/>比冲 325秒(真空) <br/><font color="#ff0000">第四级 <br/>名称 质子11S86(DM组级上面级)</font> <br/>质量 17190千克 <br/>不含推进剂质量 2140千克 <br/>推进剂质量 15050千克 <br/>长度 6.28米 <br/>直径 3.7米 <br/><font color="#ff0000">发动机 1台RD-58M <br/>推进剂 煤油/液氧</font> <br/>单台推力 84千牛 <br/>总推力 84千牛 <br/><font color="#ff0000">工作时间 610秒 <br/>比冲 352秒(真空)</font> <br/>运载能力 <br/>近地轨道 5000千克 <br/>地球同步转移轨道 4700~4930千克 <br/>地球同步轨道 1880千克 <br/><br/><br/>质子-M运载火箭 <br/>质子-M运载火箭(俄语:Протон-М,或称为质子-M/和风-M)俄罗斯质子号火箭家族中的最新型号。 <br/><br/>质子-M与以前的质子号火箭相比作了许多改进。它使用了更先进的和风-M上面级,这种新上面级在1999年首次进行了飞行,当时前三级使用的是原有的质子-K箭体;这样组成的火箭被称为“质子-K/和风-M”或“质子-KM”。质子-KM可能只是代用品,因为不久就对火箭的前几级进行了改进,使用了与以前完全不同的箭体结构(可能主要是减轻了前三级的质量)。总共只有70%的技术是从以前的质子号中继承的。换用新箭体的火箭在2001年首次发射,将一颗银幕-M通信卫星送入轨道。这种火箭是目前俄罗斯从事国际商业发射服务的主力。 <br/>2007年俄罗斯又发展出了“质子-M增强型”火箭。 <br/><br/>所属国家/组织 俄罗斯 <br/>研制单位 礼炮设计局 <br/>生产单位 赫鲁尼切夫航天中心 <br/>首飞 2001年 <br/>发射场 拜科努尔(4个发射台,81号和200号 <br/>发射阵地各两个) <br/>起飞推力 9500千牛(海平面) <br/>外形和质量参数 <br/>全长 53米 <br/>芯级最大直径 4.1米(不含贮箱) <br/>7.4米(含贮箱) <br/>整流罩直径 4.35米 <br/>起飞质量 712800千克 <br/><font color="#ff0000">第四级 <br/>名称 质子KM(和风-M上面级</font>) <br/>质量 22170千克 <br/>不含推进剂质量 2370千克 <br/>推进剂质量 19800千克 <br/>长度 2.61米 <br/>直径 4.1米 <br/><font color="#ff0000">推进剂 偏二甲肼/四氧化二氮</font> <br/>单台推力 19.6千牛(真空) <br/>总推力 19.6千牛(真空) <br/><font color="#ff0000">工作时间 3000秒(可多次点火) <br/>比冲 326秒</font> <br/>运载能力 <br/>近地轨道 21000千克 <br/>地球同步转移轨道 5500千克 <br/>地球同步轨道 3000~3200千克
</p>
<p>&nbsp;</p>
<p>看来质子的构型多,上面级也不尽相同</p>
shh 发表于 2008-11-8 17:37 | 显示全部楼层
<p><font face="Verdana">YF-73/75目前只能启动2次是受点火方式的影响。两者都用了固体烟火点火器点火。受点火器个数限制,目前是2次。增加点火器数量,或者用液体点火器,都可以增加启动次数。</font></p>
<p><font face="Verdana">滑行时间的长短的限制因素之一是推进剂管理系统的无水井发动机工作时间。这些小发动机持续工作以保持推进剂沉底。如果我们增加无水井的量,是有潜力延长滑行时间的。</font></p>
liudao 发表于 2008-11-8 21:27 | 显示全部楼层
有时候,网上的资料和数据不一定都对,除非学术刊物和官方信息.和风-M能否多次点火?如果有网友手上有确切资料,请告知一下.
delta4heavy 发表于 2009-2-4 14:33 | 显示全部楼层

俄罗斯“质子”运载火箭及上面级

本帖最后由 cmj9808 于 2015-4-14 22:17 编辑
    载荷一:“快讯”AM-44
   发射质量:2532 kg
    载荷二:“快讯”MD-1
   发射质量:1140 kg

质子-M Breeze-M能把3672 kg的载荷直接送入准GEO?
darklighter 发表于 2009-2-4 15:30 | 显示全部楼层
原帖由 delta4heavy 于 2009-2-4 14:33 发表
质子-M Breeze-M能把3672 kg的载荷直接送入准GEO?


好问题,我之前确实没有细想。目前尚未见关于此次发射目标轨道的报道。这么写主要是因为:之前所有“快讯”卫星,比如AM-44的姊妹星AM-33、和MD-1同平台的Kazsat-1,都是直接送入准同步。如果初始轨道不是准同步的话,恐怕会影响设计寿命。

目前ILS网站提供的04年版的用户手册上,“质子”M + “和风”M到35786km x 35786km x 0deg轨道的运载能力是2910kg。
这个肯定已经不是目前“质子”M + “和风”M的最大运载能力。“质子”M最近做过增强,增强版在2007年7月的DirecTV 10的发射中已经使用过。据报道增强版的距GEOdeltav = 1500m/s GTO运载能力为6.3t,明显高于未增强的5.65t(04年用户手册数据)。增强版的GEO运载能力尚未见直接数据。
ILS网站近期的新闻上有这么一句话:http://www.ilslaunch.com/news-012309
“Note:  The added capability of the enhanced Proton Breeze M scheduled for the dual Express mission in February 2009 will be used on a future ILS commercial mission.”
说明这次发射也将使用“增强”的“质子”M(“和风”M不知是否也有改动?)。但是其GEO运载能力会不会有3.67t这么高也还是很大的一个疑问。

总之,这个问题还需要更多的信息才能做出判断。

[ 本帖最后由 darklighter 于 2009-2-4 15:36 编辑 ]
darklighter 发表于 2009-2-10 16:41 | 显示全部楼层
根据NSF论坛上的一个帖子:http://forum.nasaspaceflight.com ... msg363578#msg363578
这次发射,“和风”M第一次关机后的停泊轨道倾角为48deg。

已往大部分发射中,此倾角为51.6deg;也曾有少数发射使用48deg的停泊轨道,比如ILS的DirecTV 10任务和Inmarsat-4 F3任务。较低的停泊轨道倾角有助于增加运载能力。这次发射估计十分接近运载能力的极限。
(另:原帖中称48deg倾角弹道因飞过中国上空,需要特别的“外交许可”。本人对此比较怀疑。因为即使停泊轨道倾角为51.6deg,上面级第一个工作段时也要经过中国东北上空,48deg弹道在这一点上没有什么特别的。另外由于俄罗斯测控站的布局,下面级飞行时不适合也不太可能选择从新疆上空经过弹道。望不吝赐教。)
东方红 发表于 2009-2-11 21:29 | 显示全部楼层
根据NSF论坛上的一个帖子:http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=12851.msg363578#msg363578
这次发射,“和风”M第一次关机后的停泊轨道倾角为48deg。

已往大部分发射中,此倾角为51.6deg;也曾有 ...
darklighter 发表于 2009-2-10 16:41


D斑竹说得对,初步计算结果表明,最新型的质子号在此情况下GEO运载能力极限是3700kg。
zhangwee 发表于 2009-2-11 22:40 | 显示全部楼层
[quote]根据NSF论坛上的一个帖子:http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=12851.msg363578#msg363578
这次发射,“和风”M第一次关机后的停泊轨道倾角为48deg。

已往大部分发射中,此倾角为51.6deg;也曾有 ...
倾角48DEG是否说明"和风"是滑翔在"准"同步装移轨道上?入轨精度误差不小
darklighter 发表于 2009-2-11 22:41 | 显示全部楼层
东方红兄有时间和兴趣的话不妨详细写一下,非常感谢。

另据赫鲁尼切夫中心网站:
http://www.khrunichev.ru/main.php?id=1&nid=327
两颗卫星总质量超过3700kg,可能不只包括两颗卫星本身的质量,还包括双星组装时引入的一些附加部件。
darklighter 发表于 2009-2-11 23:04 | 显示全部楼层
倾角48DEG是否说明"和风"是滑翔在"准"同步装移轨道上?入轨精度误差不小
zhangwee 发表于 2009-2-11 22:40


这是发射之前的计划,不是入归偏差。
倾角数据是“和风”M第一次关机后的停泊轨道的倾角,轨道高度180km,并非同步转移轨道。

附“质子”M + “和风”M的上面级5次点火/9小时GTO/GEO任务方案的示意图:


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darklighter 发表于 2009-2-11 23:36 | 显示全部楼层
QUOTE:以下是引用fireeyes在2008-11-6 12:01:41的发言:毛子的和风M牛的地方是目标轨道近地点高达5000公里,大大减少了定点之前星载燃料的消耗.
liudao 发表于 2008-11-6 23:22


确实如此。如果上面级有长时间滑行能力,可以到36000km高的远地点点火,不仅可以执行直接进入GEO的任务,也可以更有效的利用火箭的剩余运载能力——比高远地点的超同步转移轨道(高近地点也可算是超同步转移轨道的一种形式)有效得多,减少倾角也是在远地点比较容易。
东方红 发表于 2009-2-12 00:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 东方红 于 2009-2-12 08:57 编辑

最新质子号改型采用加大推力的一级发动机和扩大的一级推进剂箱,近地轨道运载能力大为提高,可将微风上面级与有效载荷一起送入48度倾角180公里停泊轨道。这样问题就简化了。
上面级重22.17吨,推进剂重19.8吨,空重2.37吨,发动机真空比冲326秒。两颗卫星重3.7吨,总重25.87吨。总的速度增量极限为ln(25.87/6.07)X326X9.80665=4620(米/秒)
其中从48度倾角180公里停泊轨道到48度倾角地球同步转移轨道速度增量为2500米/秒,这样火箭可提供的剩余速度增量为2120米/秒。
从48度倾角地球同步转移轨道远地点变轨到地球静止轨道的速度增量约为3075-1595Xcos(48)=2000米/秒,同时为了改变轨道倾角,需要抵消48度倾角地球同步转移轨道远地点1600米/秒Xsin(48)=1200米/秒速度分量,1200米/秒和2000米/秒速度的正交矢量合成是2330米/秒,比火箭能提供的剩余速度增量2120米/秒略大。即3.7吨有效载荷尚不足以进入真正的地球静止轨道,而是勉强接近的准静止轨道,近地点大约高3万公里。接下来只能靠卫星自身动力变轨了,好在燃料消耗不多,对卫星寿命影响不算太大。
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