研討會,繼續!
“大家的想法聽起來似乎很不錯,但NK-33發動機並不是什麽好選擇,三十多年前生產出來的庫存發動機,你們都覺得它還能繼續使用嗎?”
一句話,發動機的指標確實很漂亮,但終歸是老了。
別的不用多說,章昭只有一個問題:“火箭發動機嘛,歸根結底還是屬於機械產品,那到底是什麽樣的精密機械可以放上三十多年之後還繼續滿功率運轉?”
有些話不用多言,但只要稍微下細思考,很多問題都無法隱藏,那些該暴露的,它們都會暴露出來。
比如......
NK-33在它那個時代,顯然是屬於性能極限的存在,幾乎已經充分地把材料和加工的潛力完全挖掘到極致。
把材料性能被發揮到極致,代價是什麽?
三十多年下來,經過長時間的氧化,但凡只要稍微有一丁點兒部件老化現象,恐怕都會直接影響到零部件的整體性能。
另一方面,NK-33畢竟是采用金屬製造的產品,幾十年下來之後,誰敢保證零部件沒有變形?
首先要知道的是,這些發動機當年之所以會生產出來,那是準備馬上就給N-1火箭使用。
當時做設計的時候,肯定有考慮過零部件內應力問題,但三十多年之後,金屬零部件的內應力逐漸消失,各部件多少都會有變形,那公差配合問題就會暴露出來。
.....
基於發動機本身可能存在的問題,章昭給出了詳細分析,而這聽起來確實也有些道理。
同樣參與會議,並且也是公司中高層,航天控制與飛行工程部總工程師,已經滿頭白發的派洛斯.羅德難得點了點頭。
作為原大力神火箭的部門主管,自從馬丁公司被洛克希德收購之後,洛.馬的運載火箭業務在招標評估時候,派洛斯同樣也有參與其中,當年宇宙神3火箭的動力系統大戰,他可是全程見證了所有。
現在EPAT糾結是否采用NK-33發動機,這自然又讓他想起了多年之前,那時候的評審團內部爭論之激烈,場面絕對比現在跟火爆。
直接揮手示意大家先安靜一下,開口到:
“不用爭論了,大家想知道為什麽當年宇宙神2A-R選擇了尚且還在紙面狀態的RD-180,反而放棄已經是成品的NK-33發動機嗎?”
此話一出,果然非同凡響,所有人都安靜下來。
當年RD-180和NK-33之間的大戰,具體細節如何,作為局外人,大家還真有些不太好說,如今有內部人士願意爆料,自然也洗耳恭聽。
章昭微笑著注視派洛斯,他知道,這位白發小老頭兒聽該是比較支持自己的方案才對。
見眾人都看著自己,派洛斯開始逐漸回憶著:“當時在公司內部,負責火箭推進系統研發的部門工程師隻說過一句話,我對此深表認同。”
今天,再次把問題擺出來,那同樣也有很好的借鑒意義。
“一輛六十年年代生產的頂級跑車,沒有交付給用戶使用,甚至都沒出廠;另外一輛是全新生產的跑車,但價格稍微要貴一點。”
.....
“請問,大家會如何選擇?”
這....
眾人無言,這種事該如何選擇,其實每個人的心裡都已經有了答案。
而在問出這問題之前,派洛斯心裡就已經猜到了結果,
既然大家都不說話,他也微笑著,對於NK-33發動機選擇,個人看法非常明確。 派洛斯:“關於NK-33火箭發動機,這完全沒有必要考慮,實在是太舊了!而方才提到的多發並聯的動力系統,其實我覺得還可以試一試,只要推力冗余足夠,在正式開展飛行試驗之前做好各種測試......”
搖搖頭,堅定地說到:“風險不大!”
為什麽說風險不大,這還是要先分析N-1火箭為什麽失敗的原因。
在科羅廖夫本人的設計原稿中,N-1火箭的第一級原計劃是並聯安裝24台Nk-15引擎,全部圍繞著火箭第一級外圈做對稱的圓形布置。
科羅廖夫心裡其實很清楚,同時使用多台引擎並聯方案的風險確實不小。
因此嗎,他給N-1火箭的第一級設計上做了充分地冗余,N-1的第一級有50655千牛推力,比原定發射需求多了整整30%。
理論上來說,火箭第一級最多可承受4台Nk-15的故障,面對發生故障的4台NK-15發動機,箭載計算機會發出指令,直接關閉跟故障發動機對稱布置的另外一台發動機,從而能夠保證推力平衡。
也就是說,科羅廖夫老爺子的設計原稿上做了充分地推力冗余設計。
如果按照早年的火箭第一級24台發動機方案走,機械結構設計風險不會太大,而導致N-1火箭失敗的原因,很大程度還是因為蘇聯的登月飛船超出原定方案重量。
超出了30%!
為此,蘇聯就只能把問題再拋給N-1火箭來解決。
怎麽辦,首先一級火箭的30%推力冗余是被榨幹了,可這都還不夠用,於是又只能繼續給火箭放大,中途臨時修改設計,在一級火箭的燃料罐下面額外安裝6台發動機。
由此算來,火箭第一級總共達到了30台發動機之多!
恰恰就是新增的6台發動機安裝在燃料罐上,所以問題就來了,在N-1火箭第三次發射中,失敗原因便是因為這額外的6台發動機點火後,尾焰在火箭底部造成預料外的不穩定氣流漩渦,導致火箭失控撞地爆炸。
除了第三次火箭發射失敗是因為臨時修改設計所導致,另外三次火箭發射失敗則完全是因為箭載計算機問題,六十年代的蘇聯電子工業極端落後,這就直接導致箭載計算機出現了各種錯誤指令。
N-1的第一次發射,計算機錯把一台Nk-15燃料泄漏引發著火問題判斷成火箭失控,直接在起飛後68秒關閉了所有引擎並鎖死了一二級分離機構,失去推力的火箭砸毀在距離發射塔大約52千米處。
第二次發射,8號發動機的液氧泵爆炸,在關閉了#8發動機後, 計算機在起飛12秒的時候發出了關閉了所有引擎的指令。
指令確實發出了,但關閉訊號卻並沒有被18號發動機接收到,這直接導致N-1火箭推力不均,到最後,火箭以傾斜45的姿態砸回發射台上,近2300噸燃料和氧化劑的巨大爆炸幾乎摧毀了整個發射台。
針對前兩次發射失敗,蘇聯工程師吸取教訓,直接禁止箭載計算機在火箭發射後的50秒內發出關閉引擎和鎖死一二級分離機構的命令,但這卻又莫名其妙的導致第四次發射時未能及時分離已經使用完畢的火箭第一級。
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種種原因表明,N-1火箭失敗原因有兩點。
首先是登月艙超重,這導致N-1不得不臨時增加6台發動機,加上臨時修改設計時候,科羅廖夫老爺子去世,繼任者水平不夠,於是硬件上存在部分隱患。
其次,極端不靠譜的箭載計算機設計絕對是最大隱患,或許再說明白一點,當時蘇聯碼農的技術不行,為箭載計算機編寫的飛控程序漏洞百出,各種BUG才是導致火箭失敗的根本原因。
當然了,這跟蘇聯當局著急要趕在美國之前登月,各種催趕工期也有關系。
總而言之,N-1火箭失敗是礙於時代局限所導致,如果當時的箭載計算機靠譜一點,如果登月艙沒有超重,如果蘇聯當局沒有火急火燎地催趕工期的話....
如果NK-15發動機沒有片面追求高比衝、高推重比指標,反而把發動機可靠性放在首位,或許結果將完全不一樣。