透过现像看本质浅析长征九号大推力火箭

　　4日航天权威媒体官宣了一则有关中国重型火箭长征九号的重磅消息国内首件直径9。5米箱底圆环完成焊接。那么这件神器又是干什么的呢？这是就长征9号的燃料箱。
　　顾名思义，燃料箱就是装燃料与氧化剂的，燃料与氧化剂在火箭发动机内做功，利用反作用力推动火箭，然而问题就来了，在密闭的容器内，燃料与氧化剂在大气压下很难自行流向发动机，这就涉及到火箭发动机的核心部件涡轮增压，通过这个机构，燃料箱内的氧化剂与燃料按比例混合被源源不断且可控的抽向发动机。
　　上图是土星五号与前苏联N1火箭的构型。在一级火箭上，土星五号采5台发动机，单台达650吨；N1采用30台发动机，中间的六台用于姿态控制，尽管N1当时并未成功，但是目前马斯克的最新火箭与长征九号都采用了这种构型；马斯克的火箭采用了29台猛禽发动机，尔后将增至33台；长征九号采用16台。
　　长征九号原构型为2011的捆绑式：一级采用4台YF130发动机，助推是8台。二级采用2台220吨级氢氧机，三级采用2台25吨级氢氧机。长征九号2021构型是独立式：一级采用16台YF135发动机，二级采用4台120吨级氢氧机，三级采用1台120吨级氢氧机。芯一级直径10。6米，芯二级直径10。6米，芯三级直径7。5米。近段由于我国最新研发三型的火箭发动机获得成功500吨级液氧煤油发动机、200吨级和25吨级液氧液氢补燃发动机，分别用作重型火箭的一、二、三级。三型发动机的推力、比冲等核心指标均达到国际一流水平，所以长征九号将采用那一种发动机还不得而知。
　　我们最新研发的三款发功机都采用了数字化控制，那么数字化又是怎样控制火箭的呢？我们知道，火箭的推力大小、姿态、温度等都是由发动机控制的，推力大小与温度是由涡轮加压控制，通过燃料的喷射速度控制推力，通过控制氧化剂的喷射量来控制温度，这里需要重复一下的是，印度与欧洲早期的火箭降温是向发动机内喷水，所以叫水火箭，但这增加了一个水箱，也就增加了设计难度；向发动机内喷射过多氧化剂不但能有效控制温度，而且能有效控制燃料未完全燃烧而碳化。另外数字化控制的火箭不但能有效的控制姿态，而且让大量发动机排例组合成为可能，从而让回收并重复使用成为可能。
　　结束语：
　　很多网友们认为多发动机组合将降低火箭的可靠度，其实这种思路还停留在上世纪前苏联60年代的N1火箭时代。首先N1的火箭思路是超前的，但限于当时计算机的算力、软件算法、大数据处理能力，实际上是很难成功的。但现在不同，一台手机的算力已超过当时最先进计算机上千百倍。