#美国载人登月疑点# 本博发现阿波罗登月计划的土星五号火箭发动机有疑点,进一步梳理大推力的液体发动机发展历程,基本上确认,土星五号的F-1液氧煤油发动机680吨推力数据涉嫌严重虚报。
土星五号的关键技术之一,就是芯一级的五台F-1液氧煤油发动机,其单台推力达680吨,土星五号的起飞质量达到3000多吨。公开资料显示,F-1出现具有非常的“偶然性”:
F-1火箭发动机最初并非专门为载人登月设计的。1955年,洛克达因公司接到研制重型火箭发动机的任务,那时的美军需要一款推力强大的火箭发动机,为今后的重型洲际弹道导弹进行技术储备。
洛克达因公司很快就推出了E-1火箭发动机,但是对于这款可靠性高、推力性能一般的发动机,美国空军不太满意,要求洛克达因公司继续研发推力更强的液体火箭发动机。对于军方的要求,公司内部的工程师也很无奈,只能遵从指示,继续研制更大推力的火箭发动机,推力高达680吨的F-1火箭发动机的原型因此诞生。
让洛克达因公司研发人员“无语”的是,因为F-1火箭发动机推力太大,而美国空军的洲际弹道导弹的起飞只有105吨,因为担心推力如此巨大的发动机可能存在可靠性问题,所以美国空军没有将F-1发动机作为选项。但是没过多久,刚成立的美国国家航空航天局(NASA)找到了洛克达因,因为他们需要这款大推力发动机。
F-1火箭发动机是单燃烧室推力最大的火箭,虽然前苏联的RD-170发动机单台推力达到800吨,但是他们解决不了单燃烧室的技术问题,采用的是四燃烧室结构。
F-1之前,美国使用的最强的液体发动机是土星1号的H-1,燃料液氧煤油,推力90吨。
从90吨推力的土星1号的H-1发动机一下子解锁680吨,而且解决问题的不是NASA,不是NASA的载人登月专项投入,由军方导弹团队意外不经意解决一个火箭技术一直领先的前苏联也解决不了的问题,而导弹的技术优势主要在固体燃料而不是液体燃料,所有这些,其实是非常可疑的。
土星五号退役后,F-1火箭发动机并没有发扬光大,技术也没用在后续中得到使用或继承。
不但火箭,就是美国洲际导弹,F-1发动机也没有后续,昙花一现,永久退出历史舞台。
所以,有充分的理由怀疑,F-1发动机的性能指标有大量的水分,后面的可靠性也是降低成本了性能得到的,燃料贮箱可能根本就没有灌满。
土星五号退役后,美国出人意料的放弃了大推力液氧煤油发动机,转而研发大推力氢氧机和固体火箭。1981年,哥伦比亚号航天飞机首飞。航天飞机发动机为三台推力各300吨的氢氧机RS-25,两台各1200吨推力的固体火箭助推器。
美国自己并没有在大推力的液氧煤油发动机上有所继承:航天飞机和最新的SLS发动机RS-25是氢氧机,德尔塔Ⅳ的RS-68也是氢氧机,最新的火神号的蓝源BE-4和星舰的猛禽是液氧甲烷发动,而发射超过100次的猎鹰9号梅林发动机是109吨推力的小液氧煤油发动机。
讽刺的是,土星五号把前苏联人看懵了,此后潜心研究大推力的液氧煤油发动机,但始终无法复现单燃烧室680吨推力的发动机,在无数次失败后终于在解体前研发出四燃烧室800推力的RD-170,以及衍生型号,其中双燃烧室420吨推力的RD-180上世纪九十年代后成了美国NASA主力火箭宇宙神五号的芯一级发动机,累计到现在已经发射90枚,同类型的芯一级为氢氧发动机的德尔塔Ⅳ才10来枚。
土星五号退役后,美国一直没有重型以上火箭,直到宇宙神五号2002首射,德尔塔Ⅳ火箭2004首射。三十年间深空探测几乎停滞。了,然而,NASA并非没有机会。
F-1发动机共生产交付了98台,65台生产13具土星五号参与飞行,把阿波罗6-17号和“天空实验室”空间站送入太空。这样,F-1发动机还有33台趴在仓库里,竟然没有新火箭去利用。而我们知道,美国航天飞机发动机RS-25的库存已经用到最新的登月火箭SLS上了。不得不怀疑,这些发动机真的有那么大推力吗?
正常来讲,在土星五号退役后,剩下的33台F-1发动机应该利用起来,芯一级用一台F-1发动机的火箭推力比德尔塔Ⅳ和宇宙神都要强一点,也不用等到新世纪。放弃的原因只能是推力并没有达到标称的680吨。
从100吨突然进步到680吨,而后也没用研究200-300吨推力的打算,这个举动说明,单燃烧室680吨推力的液氧煤油发动机根本就不存在,只能转而研究氢氧机。而前苏联人不明就里,花了十几年捣鼓出史上最强800吨推力的液氧煤油发动机,不过是四燃烧室的,一个燃烧室推力200吨。
经过梳理发现,F-1直接跳过了200-300吨推力级别,一跃突破到达680吨推力。而后并没有补全“成熟”的液氧煤油路线,而是去研究成本更高的液氢液氧发动机。这些都不符合技术发展的一般规律。而前苏联液氧煤油发动机技术420吨推力做出来后,NASA直喊真香二十年。而库存的33台F-1被废弃则成了铁证,宇宙神五号火箭本该早二十多年比航天飞机还早的70年代中期就诞生,如果F-1推力真有680吨的话。
另外从技术层面上看,为什么说单燃烧室680吨推力的液体发动机根本不可能呢?以300吨推力的猛禽(图二)为例,发动机工作时,燃烧室压强达到20兆帕,要给燃烧室提供燃料需要经过多级涡轮增压,增压系统非常复杂。F-1(图一)的燃烧室虽然更大,压强不需要比猛禽多一倍,但其每秒钟要提供1790kg液氧和788kg煤油,这样的涡轮机技术根本不存在,中美俄的其他发动机都无法实现,单燃烧室320吨推力已经是目前的极限了。
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