所以从11月开始,林燃第五次去燕京没能忽悠成功后,他就换了路线。
今天也就是阿波罗登月第一款原创火箭设计图纸定型的日子:
林燃提出了一个两级火箭设计方案,第一级发动机用的是7台YF-102液氧煤油发动机并联,每台海平面推力835千牛,总推力5845千牛。
第二级发动机则只有1台YF-102V真空优化发动机,真空推力在900千牛左右,比冲330秒。
这两款火箭发动机都是华国航天在市面上对外发售的型号。
民营航天企业们基本上都是买的YF系列发动机。
当然也有自研的,像蓝箭航天就自研了天鹊系列甲烷液氧发动机用于朱雀二号火箭。
iSpace也在开发JD-1发动机,目标是实现可重复使用。
林燃说:“目前火箭设计已经完成,我们以长征二号F为参考,它能将约7.8吨的神舟飞船送入低地球轨道,总推力约5920千牛,起飞质量464吨。
长征二号F使用8台YF-20B发动机,4台在芯级,4台在助推器上。
YF-102推力更高,7台就能提供5845千牛,接近我们的需求。
我们简化设计,取消助推器,只用芯级配7台YF-102,结构会更简单,在过去两个月时间里我们对质量分配进行了优化,确保推重比和delta-v足够。”
林燃接着起身站在白板上,用马克笔娴熟地画出火箭草图,标注7台YF-102发动机呈六边形排列,中央一台。
他快速计算:“假设总起飞质量438吨,重力约4292千牛,7台YF-102提供5845千牛,推重比为5845÷4292≈1.36,符合发射要求。
YF-102是气态发生器循环,类似SpaceX的Merlin1D。
Merlin1D海平面比冲约282秒,真空约311秒。
YF-102的情况也类似,第一级平均比冲290秒,第二级YF-102V真空比冲330秒。
然后第一级干质量需要尽量低。
现代火箭第一级干质量占比约10-15%。
假设第一级推进剂350吨,干质量30吨,第二级50吨,载荷8吨,总质量438吨。
第一级初始质量m0=438吨,燃烧后质量mf=30+50+8=88吨,质量比MR=438÷88≈4.98。
假设第一级平均比冲290秒,排气速度ve=290×9.8≈2,842m/s,delta-v1=2,842×ln(4.98)≈4,563m/s。”
他继续说道:“第二级初始质量m0=50+8=58吨,燃烧后mf=5+8=13吨,质量比MR=58÷13≈4.46。
YF-102V比冲330秒,ve=330×9.8≈3,234m/s,delta-v2=3,234×ln(4.46)≈4,835m/s。
总delta-v≈4563+4835=9398m/s,接近9000-9500m/s的需求。