瀚海狼山:载人火箭和非载人火箭的不同,三哥并不在意

2020-01-26 11:09:56   




火箭在谁谁家已经有800年以上的历史,很早就有人考虑乘坐火箭飞天。明朝万户的不成功尝试,可算是全球有记载的最早“载人火箭”。不过当代的大多数载人火箭,大部分是从发射卫星的运载火箭改进而来。也有专门研发的载人大火箭,比如和阿波罗计划配套的土星5号。航天飞机系统也算是载人和载货两用的大火箭系统。那么当代的载人和非载人的火箭,有什么明显的区别呢?首先就是可靠性的要求大不相同。发射卫星的火箭可靠性要求大约为0.9。也就是100次发射,成功90次以上就算过关。为此,大国的卫星一般都有相同的2台备份,就是准备10%的失败率后,可以尽快的补发组网。目前三大国的卫星发射成功率,基本都在92%到95%之间。基本符合0.9的成功率要求。载人火箭的可靠性要求,
则要高的多。发射载人飞船的火箭可靠性要求为0.97,也就是发射100次,要确保至少97次成功入轨;而安全性要求为0.997。也就是发射1000次,必须有997次让人员安全返回。这么高的安全性,是在载人火箭高可靠性的基础上,再增加了飞船上的逃逸救生系统而实现的。从工程学和概率上来讲,大型火箭的可靠性从0.9提升到0.97,看似提升幅度不大,实际上几乎要克服海量的困难。在工程技术上付出的努力也是惊人的。一发大火箭有数万个零件,而总体的可靠性不是这些单个零件全部可靠性的平均数,而是这些所有零件可靠性的乘积之和。明白了这一点,就知道0.97的载人火箭可靠性实现起来有多困难。这几乎是要求所有的火箭零件100%都不会有问题。因为任何一个关键零件出问题,那么这枚火箭的可靠性就等于直接归零。



在研制载人火箭过程中,采用高标准和严格的质量保证措施,对成千上万个电子元器件逐一进行筛选,对各个系统进行充分的地面试验,对研制全过程进行严格的质量控制,从而保证火箭具有很高的整箭质量。除了确保每个零件在生产和装配过程中都没有问题外。对载人火箭的关键设备和系统,还需要极高的冗余度设计。也就是给关键设备,比如导航和控制系统设置双份或者三份备份。一旦出现故障症候,备份系统会迅速的接替有问题的系统。有些载人火箭的控制器CPU及逻辑电路采用三冗余;增加故障快速诊断系统,可以在点火前30分钟开始工作,一直到送有效载荷入轨。随时自行判断火箭的工作状态。载人火箭的冗余度,瀚海狼山(匈奴狼山)认为,还表现在关键的设备上,采用更牢固的标准。比如载人火箭的箭体承力部分的强度要比同级别火箭高。有些连接件,普通火箭用铝合金。而载人火箭会用强度大的多的不锈钢。



同样的压力管道。载人火箭的管壁厚度也大于非载人的火箭。火箭发动机上最关键的涡轮泵。载人火箭也设计的比非载人火箭更重一些,就是要确保强度和质量。因此同样体量的火箭,载人的入轨重量会略小。另外,载人火箭会更注重控制飞行加速度和共振。为航天员提供更舒适的飞行感受。说到这里,三哥表示不服。说让火箭适应人算神马本事。让人能适应火箭才是高手。考虑到2021三哥就要靠自己的大火箭送人上天,一批三哥壮士正在加紧锻炼身体,准备靠体力和意念力,克服三哥现役火箭加速度普遍过大的老问题。