美国的火箭为什么很粗?

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如果把火箭比作是建筑物,那么发动机就是火箭的心脏,而大直径,粗的火箭本体就是火箭的骨骼。

想要提升建筑物的高度,有两种方式,第一种,把建筑物的房梁变长,第二种就是把房梁建的更粗壮一点。虽然第一种看起来更省钱,更直接,但是房梁变长的韧度、强度会下降,容易出现折断的风险,所以在提升建筑物高度之前,一般建筑学家会把建筑物的房梁加粗,提升房梁强度。

同样的道理,想要提升火箭的性能,第一种方法就是直接提升发动机单台或者多台的推力。第二种就提升火箭的直径,提升火箭的容积。虽然提升推力是最直接的方法,但是就像提高房梁长度一样,推力变大,同样会使发动机出现问题。所以我们一般在开发大推力发动机的同时,往往会直接提升火箭的直径。而且通过大直径火箭本体,同样可以大幅度提升运载火箭的运载能力。

从这个角度来说,大火箭也是火箭研发能力一个综合实力的体现。同时大火箭在研制过程中会带动很多基础能力、试验条件、加工能力等等。这也是为什么在近几十年来。美俄这两个世界上拥有宇航能力的顶尖国家不断追求大火箭的原因之一。俄罗斯的能源号运载火箭最大直径达到了3.5米,而美国的土星五的直径达到了10米。

从这里我们也能看出国家实力对火箭的影响。因为研发大直径火箭需要更强大的基础工业。中国也开发过长征—CZ–4超二系列这类大直径火箭,但受限于国内的工业水平,CZ–4只能采用二级火箭的模式,而CZ–5虽然采用低温发动机,但是通过大直径优势弥补了推力的不足,也使得CZ–5在使用性能上完胜于CZ–4超二系列。这也体现出,大直径火箭的未来发展方向。

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