发动机|土星五号是50年前的产物, 为什么其它国家还没搞出与其性能相当的火箭?

在20世纪60年代末和70年代初,美国运载火箭超过了苏联,实现了一系列载人登月。土星五号火箭重新定义了什么是“巨型火箭”,它有110米高,从第一级五台巨大的F-1煤油发动机喷口中产生了34兆牛顿的推力。 当时,F-1是有史以来建造的最大和最强大的液体燃料发动机。即使在今天,它的设计仍然是无与伦比的。土星五号第一级的功率输出是60千兆瓦,这正好与英国的高峰电力需求接近。
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尽管土星五号取得了惊人的成功,但阿波罗计划结束后,美国宇航局的方向发生了转变。空间运输系统——航天飞机及其相关硬件——被设计成了完全不同的引擎。三十年来,美国宇航局的宇航员乘坐使用RS-25液体氢动力发动机和固体推进剂助推器的航天飞机进入轨道。随着航天飞机的停飞,美国宇航局目前正与俄罗斯人一起搭乘太空飞船。 最接近土星五号的是苏联N1运载火箭,发射了四次,每次都爆炸,几乎都是因为管理N1 火箭第一级火箭30台发动机的复杂系统出现故障。
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相比之下,土星五号有一系列完美的成功发射,从来没有遇到足以引发中止的问题或失败。 尽管F-1是最大最强大的单室液体燃料火箭发动机,它的功率超过了苏联的两种火箭发动机,RD-170发动机(仅用于的两次发射能源火箭)及其RD-171(用于泽尼特火箭)都产生更大的推力,但苏联无法克服在一个大火箭的喷嘴里燃烧不稳定性的问题。燃烧不稳定性是燃烧推进剂被泵入喷嘴时产生涡流的趋势。
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【 发动机|土星五号是50年前的产物, 为什么其它国家还没搞出与其性能相当的火箭?】美国宇航局最终在F-1上开发了一系列挡板来抑制它的不稳定性。苏联选择解决这个问题,在研发-170上安装了四个独立的喷嘴,而不是一个大喷嘴,让RD-170和-171看起来像是四个独立的引擎。 这种变通办法并不是因为苏联人缺少工程师或科学家,苏联太空计划充满了才华横溢的人才,而是因为苏联太空计划的各个火箭设计局在其存在的大部分时间里陷入了两个主要设计师之间的指挥和领导的推拉之战:谢尔盖·科罗廖夫和瓦伦汀·格鲁什科。科罗廖夫青睐低温燃料火箭,格鲁什科喜欢固体推进剂火箭。苏联火箭战略的这种分裂消耗了资源,阻止了苏联工程人才的全部力量专注于这两者,并最终阻碍了他们的火箭计划。


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