研讨会,继续!
“大家的想法听起来似乎很不错,但nk-33发动机并不是什么好选择,三十多年前生产出来的库存发动机,你们都觉得它还能继续使用吗?”
一句话,发动机的指标确实很漂亮,但终归是老了。
别的不用多说,章昭只有一个问题:“火箭发动机嘛,归根结底还是属于机械产品,那到底是什么样的精密机械可以放上三十多年之后还继续满功率运转?”
有些话不用多言,但只要稍微下细思考,很多问题都无法隐藏,那些该暴露的,它们都会暴露出来。
比如......
nk-33在它那个时代,显然是属于性能极限的存在,几乎已经充分地把材料和加工的潜力完全挖掘到极致。
把材料性能被发挥到极致,代价是什么?
三十多年下来,经过长时间的氧化,但凡只要稍微有一丁点儿部件老化现象,恐怕都会直接影响到零部件的整体性能。
另一方面,nk-33毕竟是采用金属制造的产品,几十年下来之后,谁敢保证零部件没有变形?
首先要知道的是,这些发动机当年之所以会生产出来,那是准备马上就给n-1火箭使用。
当时做设计的时候,肯定有考虑过零部件内应力问题,但三十多年之后,金属零部件的内应力逐渐消失,各部件多少都会有变形,那公差配合问题就会暴露出来。
.....
基于发动机本身可能存在的问题,章昭给出了详细分析,而这听起来确实也有些道理。
同样参与会议,并且也是公司中高层,航天控制与飞行工程部总工程师,已经满头白发的派洛斯.罗德难得点了点头。
作为原大力神火箭的部门主管,自从马丁公司被洛克希德收购之后,洛.马的运载火箭业务在招标评估时候,派洛斯同样也有参与其中,当年宇宙神3火箭的动力系统大战,他可是全程见证了所有。
现在epat纠结是否采用nk-33发动机,这自然又让他想起了多年之前,那时候的评审团内部争论之激烈,场面绝对比现在跟火爆。
直接挥手示意大家先安静一下,开口到:
“不用争论了,大家想知道为什么当年宇宙神2a-r选择了尚且还在纸面状态的rd-180,反而放弃已经是成品的nk-33发动机吗?”
此话一出,果然非同凡响,所有人都安静下来。
当年rd-180和nk-33之间的大战,具体细节如何,作为局外人,大家还真有些不太好说,如今有内部人士愿意爆料,自然也洗耳恭听。
章昭微笑着注视派洛斯,他知道,这位白发小老头儿听该是比较支持自己的方案才对。
见众人都看着自己,派洛斯开始逐渐回忆着:“当时在公司内部,负责火箭推进系统研发的部门工程师只说过一句话,我对此深表认同。”
今天,再次把问题摆出来,那同样也有很好的借鉴意义。
“一辆六十年年代生产的顶级跑车,没有交付给用户使用,甚至都没出厂;另外一辆是全新生产的跑车,但价格稍微要贵一点。”
.....
“请问,大家会如何选择?”
这....
众人无言,这种事该如何选择,其实每个人的心里都已经有了答案。
而在问出这问题之前,派洛斯心里就已经猜到了结果,既然大家都不说话,他也微笑着,对于nk-33发动机选择,个人看法非常明确。
派洛斯:“关于nk-33火箭发动机,这完全没有必要考虑,实在是太旧了!而方才提到的多发并联的动力系统,其实我觉得还可以试一试,只要推力冗余足够,在正式开展飞行试验之前做好各种测试......”
摇摇头,坚定地说到:“风险不大!”
为什么说风险不大,这还是要先分析n-1火箭为什么失败的原因。
在科罗廖夫本人的设计原稿中,n-1火箭的第一级原计划是并联安装24台nk-15引擎,全部围绕着火箭第一级外圈做对称的圆形布置。
科罗廖夫心里其实很清楚,同时使用多台引擎并联方案的风险确实不小。
因此吗,他给n-1火箭的第一级设计上做了充分地冗余,n-1的第一级有50655千牛推力,比原定发射需求多了整整30%。
理论上来说,火箭第一级最多可承受4台nk-15的故障,面对发生故障的4台nk-15发动机,箭载计算机会发出指令,直接关闭跟故障发动机对称布置的另外一台发动机,从而能够保证推力平衡。
也就是说,科罗廖夫老爷子的设计原稿上做了充分地推力冗余设计。
如果按照早年的火箭第一级24台发动机方案走,机械结构设计风险不会太大,而导致n-1火箭失败的原因,很大程度还是因为苏联的登月飞船超出原定方案重量。
超出了30%!
为此,苏联就只能把问题再抛给n-1火箭来解决。
怎么办,首先一级火箭的30%推力冗余是被榨干了,可这都还不够用,于是又只能继续给火箭放大,中途临时修改设计,在一级火箭的燃料罐下面额外安装6台发动机。
由此算来,火箭第一级总共达到了30台发动机之多!
恰恰就是新增的6台发动机安装在燃料罐上,所以问题就来了,在n-1火箭第三次发射中,失败原因便是因为这额外的6台发动机点火后,尾焰在火箭底部造成预料外的不稳定气流漩涡,导致火箭失控撞地爆炸。
除了第三次火箭发射失败是因为临时修改设计所导致,另外三次火箭发射失败则完全是因为箭载计算机问题,六十年代的苏联电子工业极端落后,这就直接导致箭载计算机出现了各种错误指令。
n-1的第一次发射,计算机错把一台nk-15燃料泄漏引发着火问题判断成火箭失控,直接在起飞后68秒关闭了所有引擎并锁死了一二级分离机构,失去推力的火箭砸毁在距离发射塔大约52千米处。
第二次发射,8号发动机的液氧泵爆炸,在关闭了#8发动机后,计算机在起飞12秒的时候发出了关闭了所有引擎的指令。
指令确实发出了,但关闭讯号却并没有被18号发动机接收到,这直接导致n-1火箭推力不均,到最后,火箭以倾斜45的姿态砸回发射台上,近2300吨燃料和氧化剂的巨大爆炸几乎摧毁了整个发射台。
针对前两次发射失败,苏联工程师吸取教训,直接禁止箭载计算机在火箭发射后的50秒内发出关闭引擎和锁死一二级分离机构的命令,但这却又莫名其妙的导致第四次发射时未能及时分离已经使用完毕的火箭第一级。
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种种原因表明,n-1火箭失败原因有两点。
首先是登月舱超重,这导致n-1不得不临时增加6台发动机,加上临时修改设计时候,科罗廖夫老爷子去世,继任者水平不够,于是硬件上存在部分隐患。
其次,极端不靠谱的箭载计算机设计绝对是最大隐患,或许再说明白一点,当时苏联码农的技术不行,为箭载计算机编写的飞控程序漏洞百出,各种bug才是导致火箭失败的根本原因。
当然了,这跟苏联当局着急要赶在美国之前登月,各种催赶工期也有关系。
总而言之,n-1火箭失败是碍于时代局限所导致,如果当时的箭载计算机靠谱一点,如果登月舱没有超重,如果苏联当局没有火急火燎地催赶工期的话....
如果nk-15发动机没有片面追求高比冲、高推重比指标,反而把发动机可靠性放在首位,或许结果将完全不一样。