土星5号的“三件神器”>>>>
无比经典的土星5号火箭,并不是凭空就能竖立起来,并飞到太空去的,它是建立在结结实实的基础之上,一点一滴地成长壮大起来的。很多人将之归结到某个德国人身上,好像
缺了这个人月亮就上不去了,这是中国传统的错误思想:伟人情结(衍生物有清官情结、明君情结、救星情结、大侠情结、高人情结等)在作祟。其实,这是非常不合理的,譬如,倘若没有数以百万计的打工仔打工妹的努力,某伟人在南海边画的那个圈圈,和涂鸦也木有分别。
在土星5号的基础性技术之中,有三件东西是值得一提的,因为它们的重要性、独创性和变态性都是世所罕见:
重要性体现在,没有它们,土星5号就飞不起来;独创性体现在,这些技术到今天也是世间罕有,至于变态,那是自然的。同时,这三件神器,>>>>可偏偏与某个德国人没有什么关系。
神器之一:F-1火箭发动机
F-1火箭发动机是土星5号的第一级发动机,是阿波罗计划的基石,世界上最大最重的火箭,就是由5台这样的发动机抬上天空去的。它的特点第一是大,它是迄今为止推力最大的单燃烧室单喷管发动机(俄国的RD-170推力稍微大一些,但有四个燃烧室、四个喷管,共用一个涡轮泵、两个燃气发生器),第二是高可靠性,上天的65台发动机,全部工作正常,圆满完成使命(第二级的J-2发动机,可不止一次发生严重故障),可以说,土星5号与阿波罗飞船的第一功臣,就是这可靠的巨人---F-1火箭发动机。
F-1的简历:
1959年1月,NASA与洛克达因公司签订研制合同;1962年5月26日,F-1全功率试车成功;
1967年11月9日,F-1随着阿波罗4号飞船首次升空;
1969年7月16日,F-1将首次登月的阿波罗11号送上太空;1973年5月14日,土星5号最后一次发射,将天空试验室发射上天。这种发动机总共生产了98台F-1的详细数据:
燃烧形式:燃气发生器开式循环,液-液燃烧推进剂:煤油-液氧推力:海平面690.988吨真空793.683吨
比冲:海平面255.4秒(70台发动机平均值)真空304.1秒直径:3.645米长度:5.598米总重:8451.66公斤
工作时推进剂流量:煤油:838.2公斤/秒,液氧1784.7公斤/秒涡轮泵功率:46225千瓦设计启动次数:20设计寿命:2250秒F-1火箭高可靠性的原因
注意,这里没有什么让人津津乐道的内幕、神话,都是实打实的科学技术。(其实,土星5号的成功率,也不令人惊奇,更高的也不是没有,比如俄国“联盟”号的1750次发射,失败在个位数,美国三叉戟2潜射洲际导弹自1990年以来,连续110次发射成功,这些事实很少有人知道罢了。)
第一,就是简单、可靠的技术形式,稳妥第一,不惜降低比冲,也就是降低效率,效率低了体积补。在火箭发动机的三种循环中,燃器发生器循环效率最低,分级燃烧循环居中,膨胀循环最高,但技术复杂性的排名,则是倒过来的,同样,风险的排名也是倒过来的。F-1就采用了燃气发生器开式循环,液-液直接燃烧,燃烧效率只有94.3%(其他循环形式能达到97%