Green 版 (精华区)

发信人: Lhl (水流沙), 信区: Green
标  题: 中国二级重复使用火箭方案的一种设想
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月18日10:40:31 星期天), 站内信件

原创作者：洪超飞
     1994  年我将一个二级重复使用方案寄给国家航天部门，得到的回复是“可以作为
一项积极的参考。” 现在国家航天部门已对中国未来“可重复使用运载器”作出初步展
示，公开表明它是一种“两级入轨重复使用运载器方案。”
对此我很激动，心里尤其希望我所设想的那种方案能被采用，但是我心里有没有底。因
为两级回收除了有陆上回收外，还有海上回收方式。现在有传言说海南要建火箭发射场
，这就表明国家有发展海上回收的想法，不过我还是有些高兴，这证明我当时两级回收
的想法是正确的。
当然国家的最后计时计划未定，我还始终认为我的这种陆上回收方案有很大的优点，所
以我要再次对此方案的好处大力宣扬，也希望大家能对此方案大力指正，争取它能为国
家所用。
究竟何种方案能被采用？国家可能不久就会择断，让我们大家拭目而待！
　
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（下为中华网上的最新消息）
专家介绍中国“可重复使用航天运载器”的进展
2002-06-14 10:37:58
　　中华网消息：来自《中国航天报》的消息称，在不久前召开的中国两院院士大会上
，作为青年专家，中国航天科技集团公司一院一部11室主任、工学博士王小军大胆阐述
了我国新型航天运载火箭技术研究的发展趋势。其中，关于“可重复使用运载器”的未
来发展引发了与会者的极大关注。
　　
　　王小军博士介绍，我国发展重复使用的航天运载器，起初采用的是跟踪战略。目前
，中国航天科技工作者正在积极探索具有中国特色的创新之路。
　　
　　目前，我国航天科技工作者提出了一种立足于新一代运载火箭主要技术的串联式两
级入轨重复使用运载器方案。该方案的主要特点是采用两级方案，降低了对发动机、材
料等技术的指标要求，从而可以立足于新一代运载火箭的成熟技术，技术基础较好。这
是适合我国国情的可重复使用运载器的起步方案。
　　
　　王小军博士在会上特别呼吁，国家有关部门应尽快制定我国可重复使用运载器的中
长期发展规划，并加大投资力度，支持航天航空工业部门开展深入的研究工作。闻扬扬

　
（下为我94年在网上发的原帖 ，    略有修改）
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     中国新型重复使用运载火箭将于2002年升空
   为了更加有效地开发太空资源，目前世界各主要航天国家正在大力发展以重复使用和
低成本为主要特征的新一代航天运载系统。在此背景下中国也适时地提出了多种新型航
天器发展方案，其中有一种方案很可能于2002年就可投入使用，这就是（我个人设想之
）中国的——
         ★★★  新型渐进重复使用火箭计划★★★
   新型渐进重复使用火箭计划（简称新箭计划）的指导思想是：坚决将实用性和经济性
放在首位，不盲目片面地追求技术上的先进。在继续关注和立足于现有二级液体火箭的
基础上，本着渐进的原则分批进行技术和经济上的投入，最终实现二级液体火箭的完全
重复使用。根据这一指导思想新计划可大致分为三个发展阶段：即核心回收式火箭、部
分回收式火箭、完全回收式火箭，下面就它们作分别介绍。
             ★★核心回收火箭★★
 A．特征
    此型火箭的特征是可将火箭的核心关键部分——即火箭一、二级发动机和火箭的飞
控设备回收再利用。
 B．外型与结构
   此型火箭主要由助推级（一级）和轨道级（二级）串联而成，大致呈圆柱体。这与现
有一次性火箭是基本相似的。不过核心回收火箭与一次性火箭也存在着重大的区别：
   首先，核心回收火箭的主发动机是可以重复使用多次的，而一次性火箭则不是。
   其次，核心回收火箭的动力舱为特殊的模块化设计。
   以助推级动为舱为例，其外型为短粗的圆柱体结构，内部除了一般火箭所共有的主发
动机系统外还有供其垂直着陆所必需的辅助设备，包括旋翼/降落伞、反推火箭、起落架
、GPS接收机和相应的电子控制设备等；
   轨道级动力舱外形为圆台钝头结构，这主要是考虑到再入大气层时的需要。动力舱内
部除了主发动机系统外也拥有相应的助降系统（如旋翼、反推火箭、起落架），此外火
箭的飞行控制系统（如惯导设备、飞行计算机等）也设在轨道级动力舱内以便于一并回
收。
C．运行模式
   发射准备工作完成后助推级便点火推动火箭爬升，当达到一定高度时助推级熄火并与
轨道级分离；
   接着助推级动力舱与燃料舱分离并向预定着陆区滑落，到达落点上空时动力舱放出起
落架并启动反推火箭平稳着陆；
   轨道级在完成级间分离后继续爬升入轨执行预定使用，完成任务后轨道级动力舱与燃
料舱分离并重返大气层飞向着陆区，到达着陆区上空后动力舱展开旋翼（或降落伞）对
落点及落速进行控制，最后放出起落架垂直着陆。
   助推级和轨道级动力舱被回收后适当检修将会再一次投入使用。
 D．优点
   核心回收火箭只抛弃了火箭的燃料舱和整流罩，而将火箭的一、二级发动和飞行控制
设备等关键部分予以回收再利用，因而可大大降低火箭的发射成本；核心回收火箭可执
行广泛的太空任务，凡是现在一次性火箭能够完成的任务它都可胜任；核心回收火箭的
技术基础简单，只要发动机能够重复使用和拥有必要的防热技术就行了。
            ★★部分回收式火箭★★
A．特征
此型火箭的特征是可将火箭助推级的全部及轨道级动力舱（内含火箭飞控系统）回收再
利用。
B．外型结构
    部分回收火箭主要由助推级和轨道级串联而成。助推级的外形采用圆台结构，如此
的好处是：圆台的内部容积和底部空间大，可容纳大量的燃料和多台发动机，能满足火
箭的推力需要； 另外圆台重心稳定，有利于保证助推级实现平稳垂直着陆。助推机内部
除了拥有主发动机系统和燃料系统外也设有供垂直着陆所需的设备（旋翼/降落伞、反推
火箭、起落架、电子设备等）； 轨道级的外形结构与核心回收火箭的轨道级完全一样，
详情不作细述。
C．运行模式
   发射准备工作就绪后助推级点火推动火箭爬升，到达预定高度后助推级熄火并与轨道
级实现冷分离（这主要是防止助推级被轨道级的尾焰所毁坏）。
  助推级完成级间分离后，便整体向着陆区滑落并适时打开旋翼（或降落伞）调整落点
和落速，最后放出起落架、启动反推火箭着陆；
  轨道级在级间分离后，继续爬升入轨执行预定使命，尔后轨道级动力舱与燃料舱分离
并重返大气层在预定区实现垂直着陆。其过程与核心回收火箭轨道级动力舱回收方式完
全一样。
D．优点
  部分回收火箭的系统回收程度比核心回收火箭是更进一步，因而其发射成本就更低；
此型火箭所能执行任务同样也是广泛的；部分回收火箭的技术要求要高一些，包括成熟
的发动机使用技术、比较可靠的材料以及必要的防热技术等。
          ★★完全回收式火箭★★
A．特征
   完全回收式火箭特征是能将火箭的一级和二级完全收再利用。
B．结构与外型
   完全回收式火箭是新箭计划的最高发展阶段，它主要由二级垂直起降系统和二级垂直
/水平起降系统所组成。
  1．二级垂直起降系统
  此系统以垂直方式起飞，其助推级和轨道级在完成各自的任务后又都以垂直方式完成
着陆回收。此系统主要有圆台状的助推级和圆锥状的轨道级串联而成。助推级的外型与
内部结构和部分回收火箭的助推级基本相同，所以其详情不再重复；轨道级选用圆锥结
构是为了便于大气层再入的考虑。轨道级内部除了主发动机系统和燃料系统外，也同样
拥有完善的助降系统（旋翼、起落架、反推火箭等）。
  这里需要特别强调的是，由于轨道携带载荷方式的不同，二级垂直起降系统又可被分
为顶推式和正常式两种分型号。两者的区别在于：顶推式轨道级不设载荷舱，载荷是通
过放置在轨道级顶部一次性整流罩内而被送入太空。顶推式系统订是用来发射大宗、重
型载荷（如空间站主舱等）；正常式轨道级内部设有载荷舱，可以装载人员和载荷，它
可以执行探测，补给、维修、实验等一系列任务。
  2二级垂直/水平起降系统
  此系统的特征是以垂直方式起飞，助推级和轨道级在完成任务后分别以垂直和水平方
式着陆。
  此系统主要由一个助推级和一架中小型航天飞机并联组合而成（也可以是串联）。助
推级的外型通常圆锥状，其内部结构与二级垂直起降系统助推级完全一样；作为轨道级
的航天飞机则是一种有翼升力体结构，它可在机场跑道水平着陆，能搭载数名航天员和
几吨货物。除了完全回收式火箭，还可以用核心回收火箭作为助推级与航天飞机构成简
易型两级垂直/水平起降系统。
C．运行模式
    以二级垂直起降系统为例：此系统的运行模式与部分回收火箭的运行模式基本一样
。只不过此系统是将轨道级完全回收，而部分回收火箭只回收轨道级动力舱；
   以二级垂直/水平起降系统（并联式）为例：发射时助推级和轨道级共同点火爬升（
此时轨道级使用的是助推级燃料箱中的燃料），当到达预定高度后助推级与轨级分离并
在预定区域垂直着陆；
   轨道级则继续爬升入轨执行预定使命，之后轨道级重返大气层在预定机场跑道上水平
着陆。
D．优点
    完全回收火箭将火箭的助推级和轨道级都给予了回收再利用，因而极大地降低了火
箭的发射成本 ；
    完全回收火箭本着“人货分离、重轻搭配”的原则可全面胜任未来航天开发：顶推
式（二级垂直起降）系统以其巨大的运力主要用来发射空间站主舱等大宗重型载荷，正
常式系统则作为太空多面手则可执行发射、补给、维修、探测等一系列任务，二级垂直
/水平起降系统以其低的再入过载主要用于人员的天地往返。
   很显然这是以体系的力量来面对庞大而复杂的任务需求，这在目前情况下很明智的。
因为现在还没有任何一种单一类型的航天器能够独挑航天开发的大梁，包括美国正在研
制的单级火箭；完全加收火箭的技术基础相对较高：包括成熟的发动机技术，可靠的防
热技术，过硬的材料技术等。不过这些技术要求与单级火箭的技术要求相比还是要容易
得多。
    新箭计划的基本设想进程是：
    在2002年力争让核心回收式火箭升空，2005年左右争取让部分回收火箭投入使用，
2010年前后完全回收式火箭将形成完善的体系。当然上述发展进程在实际中由于技术、
资金、需求等因素的影响也可以适当提前或推迟。
    作为一种新型航天构想，新箭有着许多独到新颖之处：
    1．投入风险小、比较适合中国的国情。
以中国现有的国力而言，若一下拿出几百亿元去发展全新的航天系统无疑要冒极大的风
险，且从实际需求看也绝对没有必要。新箭计划立足于现有技术并大量借鉴了世界航天
的现有概念和思想，因而其总体发展风险小。而且新箭是一个技术系统，它以低点起步
并滚动前进，这种渐进的发展方式也是非常适合中国的国情。
   2．性能全面、应用前景较好。
   新箭以其体系的力量可与世界上多种航天系统相比。
   此核心回收火箭为例，它足以让法、俄等国奉为新世纪明星的阿里安—5和安加拉等
新型火箭的颜色尽失，因为它们的系统回收程度和经济性能根本不能与核心回收相比，
若与部分回收火箭相比则更是相形见绌；
    二级垂直/水平系统与英、德、俄等国的二级水平起降系统（如桑格尔、空中客车I
I等）相类似。不过二级垂直/水平起降系统似乎更可行，因为二级水平起降系统是以大
型飞机作为助推级将小型航天飞机送入高空点火，但是大型飞机的研制难度更大于一枚
火箭，对中国来说更是如此；
    若2010年前后中国二级完全回收火箭形成体系的话，只有美国的单级火箭系统（冒
险星/三角快帆等）能与其一比高低：在技术基础上单级火箭绝对比二级火箭先进，其维
修操作也简便，但是单级火箭在大宗重型货物的发射方面则不尽人意；而二级火箭的优
势是技术简单，易于为多数国家所用。特别是在技术条件相等的条件下二级火箭的所能
装载的载荷要远大于单级火箭，更能全面胜任航天使命。
    兼上述两者是各有千秋，可能会出现这样的情况：中国、俄罗斯等国在大力发展二
级重复使用火箭的同时也将尝试发展单级重复使用火箭。美国在拥有单级重复使用火箭
的同时，也可能会采用二级重复使用火箭补充其重型载荷的发射能力。
   在未来全新概念航天器成熟之前世界航天运载系统发展的趋势很可能是：单级重复使
用火箭与二级重复使用火箭在太空共舞！
   综上所述，作为未来中国新型航天运载系统的后选方案之一，新箭的确有其独到的优
势。在中国急速迈向航天超级大国的进程中，它将有可能起到一定的推动作用。
 （ 此方案1994 年寄往相关部门   2000年7月22日在网上公布）
                                洪超飞
附注：有关新箭方案与一些内情
  本人最早于1994年就将此新箭方案寄往相关国家部门。
  凭着无知者无惧的勇气，20出头的冲劲我还在1996年10月专程到北京向航天部门专家
做当面陈述。有关部门和专家对我的新箭方案给予了非常热情的指导，并表示在中国发
展新型航天器的时候可以将其作为一项积极的参考。

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得人花戴万年香！！
      执子之手
        与子相悦
           生死契阔
            与子携老！

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