【我国新一代载人登月火箭总体方案与关键技术】新一代载人登月运载火箭 (俗称“921火箭”) 是根据中国载人航天工程长远发展规划,为发射中国新一代载人飞船而全新研制的高可靠、高安全载人火箭,将中国奔月轨道运载能力由8.2t提升至27t,填补中国载人登月的能力空白,推进中国载人运载火箭升级换代,具有安全可靠、性能先进、流程创新、扩展灵活等特点,是实现中国2030年前载人登陆月球和航天强国建设的重要战略支撑。
新一代载人登月运载火箭采用三级半构型,总长约90m,捆绑2个与芯一级基本相同的助推器,起飞重量约2200t。该火箭由箭体结构系统、电气系统、发动机系统、增压输送系统、地面测发控系统和发射支持系统组成,主要方案如下:
1)芯一级采用5m直径,安装7台地面推力125t级的YF-100K/L液氧煤油发动机,其中3台YF-100K发动机双向摇摆;
2)助推器捆绑2个通用芯级模块,安装于II、IV象限;
3)芯二级采用5m直径,安装2台真空推力146t级的YF-100M液氧煤油发动机,每台发动机双向摇摆;
4)芯三级采用5m直径,安装3台真空推力9t级、真空比冲452s、喷管面积比175的YF-75E氢氧发动机,每台发动机双向摇摆;
5)三级采用辅助动力完成滑行段姿态控制、推进剂管理和有效载荷分离前末修、调姿;
6)助推器、芯一级、芯二级和芯三级均采用共底贮箱,一二级分离采用二次分离方式;
7)液氧贮箱采用自生增压;
8)电气系统采用一体化设计,高速实时以太网总线,全程天基测控;
9)采用新三垂测发模式,简化发射场和发射区工作项目和设施。
921火箭奔月轨道运载能力27t,运载效率为1.23%,达到世界先进水平。
921火箭突破以13项重大关键技术为代表的120项关键技术,包括器箭一体化技术、电气一体化技术、新型数字化技术、高性能铝合金+碳纤维复合材料+紧固件高性能结构材料应用技术、故障诊断与处置技术、自主飞行控制重构技术、高性能液氧煤油发动机技术、高性能氢氧发动机技术、高能煤油技术、多机并联复杂环境预示与控制技术、大承载轻质化结构与分离机构技术、高性能增压输送系统技术、快速测试发射技术。
来源:张智,徐洪平,邓新宇,何兆伟.新一代载人登月运载火箭总体方案和关键技术[J].载人航天,2022,28(04):427-432.
