為什麼俄羅斯(蘇聯)質子號火箭第一級採用這種奇葩的設計??

質子號第一級感覺特別短,而且共用四氧化二氮儲箱,但偏二甲肼又單獨用六個儲罐並且綁定發動機,這種空間利用率低而且又複雜的奇葩設計初衷是什麼??


謝邀。

這個設計看起來比較奇葩,屬於切洛梅老爺子的個人愛好吧。其實這種設計是一種另類的捆綁式,跟其它的捆綁式火箭區別不是很大,6個發動機組件儘管飛行中不會與芯級脫離,但製造時實際也是分開製造,再安裝到芯級上的,作為對比,國內的CZ-2E/F的助推器燃燒時間跟芯級基本相同,助推器分離後芯級也馬上分離,其實在效率上要低於這種設計時就一體的,畢竟這樣設計第一級總共只有7個儲箱,而如果採用單獨的設計,則需要14個儲箱,結構重量要大不少。

類似CZ-2E/F的構型也有優點,擴展性強,從單純的芯級,到捆6個甚至8個助推器,理論上都可以實現,所以新一代火箭都是這類構型,另外,CZ-5/7的助推器燃燒時間短於芯級,所以也必須這樣設計。而質子在設計時對擴展性考慮不足,沒有足夠的擴展能力,換髮動機也只能有限的提高起飛推力,不過由於設計目標定位比較準確,所以並不是什麼大問題,而且蘇聯的航天發射數量多,對通用性的要求沒那麼高。而現在蘇聯解體了,新一代的安加拉火箭就採用了通用性強的設計思路。

簡而言之,就是專用設計和通用設計的區別,如果強調最高效率,那麼質子的設計更好,但是付出的代價就是沒有擴展能力。

另外,關於第一級太短的問題,其實也是這種構型造成的,題主可以假設一下,假如質子是純粹的串聯構型,按照偏二甲肼/四氧化二氮近似1:1的比例,質子的第一級需要加長一倍,再看看,是不是比例就相對合理了?第一級顯得太短主要原因這六個發動機組件造成的視覺比例問題。當然,跟其它火箭相比,質子的第一級和第二級比例確實不太一樣,這是因為典型的質子號是用三級構型發射LEO,四級構型發射GTO/GEO的,跟常見的二級LEO/三級GTO不一樣,所以也針對性做了優化。


質子在設計之初是要求能夠地下井發射,帶一枚150Mt當量的彈頭。推進劑定死了是肼-四氧化二氮,為保性能發動機必須裝6台(配的RD-253已經是頂尖的肼基發動機了)。蘇聯鐵路限界只能保證運4米直徑的箭體,發動機排不開,不得已綁了6個燃料箱。

其實你看土星IB也是這個路數,8台H-1照樣用的好好的。


有啥奇葩的,蘇聯一貫的思路。要我說德爾塔四重型才是奇葩。


芯級直徑受客觀條件約束。


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