N1的诞生与失败其实N1火箭失败的原因,学长个人认为还是跟科罗廖夫的死有直接关系,当然政治因素也占了大因素。但为了黑SpaceX现在的大聪明把失败的因素归结于堆发动机上。今天,简单说一说。
在美国成功登月之后,苏联已经炸开了锅,当时其实苏联当局内部已经存在内部斗争、政治阴谋不断。为了赶上美国,在基础设施落后和技术不稳定的情况下制定了登月计划,然而,与美国全国工业投入参与阿波罗计划不同的是,苏联当时有30多种不同的设计去竞争这个“伟大的计划”,然而众所周知,最终还是落在了科罗廖夫这个苏联的航天之父上。
科罗廖夫
在美国成功完成双子座计划后,科罗廖夫向赫鲁晓夫施压,表示一定要先于美国登月。然而,由于政治因素科罗廖夫不但没有得到苏联政府的全力支持,而且苏联的战略导弹部队甚至不支持这种对军事无益的政治工程。那么,为什么会有N1火箭的出现呢? 在之前最初的登月方案就是地球轨道集合的登月方案,也就是说在地球轨道对接后奔赴月球,但当时对这一项技术是缺乏的,到最终不得不使用阿波罗的方案去执行。由此,N1-L3登月方案诞生了;N1运载火箭高105米,采用30台KN-15发动机,每台发动机可以提供154吨的推力,所以整体加起来N1的推力是比土星五号要强的,但是为什么近地运力比土星五号小了35吨呢?氢氧机YYDS!
可笑的是在1964年之前,还有另一支研发队伍跟科罗廖夫对着干,由切洛梅带领的一支团队研发UR-500环月飞船,但由于科罗廖夫有赫鲁晓夫撑腰科罗廖夫的方案并没有受到影响。随后赫鲁晓夫倒台,1965年政府宣布绕月飞船改用切洛梅的UR-500飞船去执行任务,为此科罗廖夫坚持自己的方案最终经过了几个月的学术争锋,赢得了最终的支持。好景不长,1966年科罗廖夫死于一次外科手术并发症,留下了他从来没有测试过的N1火箭登月计划。而接手项目的他的助手米辛是个不折不扣的政治小白,各方面的因素导致后来资金紧缺到测试都没有直接飞了四次,这四次失败其实只有第一次和第二次是因为火箭发动机原因导致的失败,而且,动力冗余技术也第一次在火箭发射上体现出来。
第一次发射时一级产生了不明的电压波动导致了系统关闭了12号发动机,随后为了保持平衡又关闭了24号发动机,这时候的发射还是正常的,但随后2号发动机出现了纵向耦合振动导致了后来一系列的故障。第三第四次更是可以在地面测试中测试出来避免的问题,但由于在前两次失败后,政府已经对登月没有*了,后面给的资金不足以支撑做更多的测试。第三次是由于火箭30台发动机产生的废气导致箭体出现超出火箭补偿能力的轴向旋转,这就是气动外形的缺陷导致的,是可以在地面测试发现的,可惜没有。不过这一次,30台发动机从点火后关机都一切正常!第四次则更冤了,火箭得到了全新的改进,全新的内部陀螺仪、遥测也改成了全新设计的数字制导控制系统,也为第三次的失败改进了部分气动外形,全箭更有13000个传感器全面监测。然而,就在距离一二级分离仅剩七秒时间之际,一级火箭内部6台发动机按正常程序先行关机,产生的压力波导致发动机的供给管道大量破裂。如果觉得不可思议的,可以回忆一下SpaceX当时炸了一枚猎鹰九号来证明逃逸系统可靠的那一次测试。
在管道破裂之后,原本可以提前点火二级发动机并分离来挽救这一次发射的,但当时并没有想到这方面的问题,所以并不支持这样的操作。当然,如果有进行充分的模拟试验也许就可以改变这一次事故。
堆发动机可不可靠?当然!为什么科罗廖夫选择了堆发动机?首先第一点就是政治因素,急功近利、急于求成。当然我说的不是他,而是苏联政府,在60年代冷战美国率先启动了登月计划,打了个措手不及。当时的政府对外对内的斗争不断,并没有一心干一件事的凝聚力。第二点,当时苏联的工业体系和现状不足以让科罗廖夫大展身手,只能选择看似保守但更激进的30台发动机。
失败的原因到底是什么?
政治因素占了80%,科罗廖夫无论从政治还是技术上都要比他的助手优秀太多,所以说他死后,登月计划并没有得到太大的支持的,尤其是资金方面,导致了N1在4次的发射都是草率上场,损失惨重!
振动问题真的是堆发动机的硬伤吗?
其实这是网上否定SpaceX星舰的最大的争议点,振动和不锈钢。但是他们并没有去多看多学习,振动问题前苏联解决了吗?解决了,在第三第四次的发射中,发动机并没有出现问题,而是其他的一些因素,甚至是只要地面测试做足就可以避免的问题。从本质上来说,这样的设计并没有错,问题也可以解决。从传感器到材料、到操控系统等等,已经过了半个多世纪了!为什么会有人把前苏联N1的失败去当作星舰会失败的一个论点?我认为是不可取的。因为前苏联N1的失败原因,也让后来的航天发射更加的严谨,这也是为什么各家航天在火箭发射时都会进行“彩排”的一个重要因素!
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