航天专业的同学来回答一下这个问题朝发射短程飞行物!最近中国航天成功在海上发射了长征11火箭几乎刷爆了各大媒体【如下图所示】,这枚火箭体积小、机动性强,让人觉得跟一枚洲际导弹相差无几,甚至于连发射方式都跟洲际导弹有异曲同工之妙。
那么,这枚用来发射卫星的火箭跟用核弹送敌人上西天的洲际导弹之间,到底有什么关系呢?
网上相传,长征11号火箭确实跟东风31导弹有着千丝万缕的联系,如下图所示,分别是长征11号火箭和东风31导弹。由于具体的导弹、火箭技术都是属于级别很高的机密,所以我们也不知道两款产品之间到底有什么样的联系。
但是,长征11号采用了大量的复合材料、弹长20米,要远远高于东风31的弹长13.5米,所以即便长征11号采用了跟东风31相似的结构和技术,那也是做了大量的改进,使得这款火箭具有更高的经济性。
而从历史上看,长征系列火箭是东风系列导弹的“民用版”已经是惯例了。比如说东风4型导弹就衍生出了长征1号火箭,东风5型导弹衍生出了长征2号,等等,现在的长征6号火箭据说也是采用了东风41型导弹的相关设计,甚至于如下图所示,长征6号就是用东风41型导弹发射车。
简单说,火箭和洲际导弹之间有很多相似之处,互相之间可以借鉴,相互之间存在类似也是理所当然的。6月初我国在黄海海域首次利用长征11号固体火箭,将7颗不同类型的卫星送入预定轨道。这次海上发射是我国首次在海洋进行运载火箭发射任务,不光填补了我国在海上发射火箭的空白,也为我国快速进入太空提供了新的发射方式。
长征11号固体火箭作为我国长征系列运载火箭家族中第一款采用固体燃料的运载火箭,也是目前唯一一款固体火箭。虽然相比长征5号、长征2/3/4/7这些大哥级的火箭来说,无论是个头还是运载力都不值一提,但是其依然有些700公里的GEO轨道400千克的运载力,以及LEO近地轨道不低于700千克的运载力。而且其采用的固体火箭发动机相比穿传统的液体火箭发动机具有快速发射、操纵简单等先天优势,所以这也为长征11号被选为海上首秀的第一箭。
虽然此次海上发射并不是长征11号的首次亮相,但是自2015年在酒泉卫星发射中心首次亮相以来,其特殊的发射方式瞬间将大家的目光吸引到我国的国防力量——东风系列弹道导弹上了。因为长征11号不同于传统的长征2/3/4系列火箭依靠火箭发动机产生的推力离地起飞,而是像东风系列弹道导弹一样先是被弹射出发射筒,然后导弹在空中点火发射,再加之本身采用的固体火箭发动机和东风31系列弹道导弹同为一个娘家的航天科技研制出品,所以大家更认为长征11号运载火箭就是东风31弹道导弹的“军改民”产品,那二者之间的真实关系到底是什么呢?
的确要说二者之间没有一点关联也不可能,毕竟差不多的箭体直径、十几米长的长度和陆地发射相似的TEL运输冷发射一体车都会让大家联想到二者的相同。当然技术上相同肯定是有很大好处的,比如长征11号作为一款定位于商业卫星快速发射的小型运载火箭,如何降低研发成本也就成为了其如何提高商业航天市场的关键,所以在某些允许的条件下大量采用东风31系列导弹的技术不光能够降低研发成本和时间,也能提高长征11号的商业竞争力,所以何乐而不为呢?
但是因为弹道导弹发射轨迹和运载火箭还是有些许不同的,所以就不能说长征11号是直接由东风31弹道导弹改进而来的,倒是可以说长征11号火箭在研制过程中大量借鉴和使用东风31系列弹道导弹的某些技术和零部件。当然二者的不同之处还是很多的,首先东风31这类弹道导弹为了兼顾射程和弹头质量所以最多只会采用三级结构。而长征11号运载火箭因为定位于不同商业卫星发射领域,所以为了提高火箭自身的市场竞争力,就要能够对不同轨道的卫星都具有一定的发射能力,所以长征11号火箭采用了4级结构来增强其高轨道的运载发射能力。具体一点来说的话,长征11号运载火箭因为要满足卫星的精准入轨需求,所以在卫星入轨方式上采用多增加的第四级固体火箭发动机来提高其卫星入轨精度,而东风31弹道导弹的弹头只需要根据设计号的发射方式进行投放即可,所以并不需要多增加一级结构。
其次需求不同,因为东风31弹道导弹是作为我国国防建设重要组成部分研制的,所以无论是在导弹射程还是弹头质量等方面都是追求更好的。而长征11号运载火箭定位于商业发射,所以对于商业航天市场来说,谁的发射成本更低谁就有更大的市场和更多的订单。而长征11号运载火箭既然定位于一款商业火箭,所以在保证有足够的运载力来提高其商业航天发射市场的竞争力外,更低的商业发射参加和更低的发射成本尤为重要。
降低发射成本的方式有很多种,像美国的SpaceX采用的可回收一级火箭结构虽然能够大幅度降低火箭发射成本,但是缺点也不少。对于长征11号运载火箭的降成本措施就要从火箭自身出发,比如在火箭箭体材料上,东风31这类弹道导弹为了提高弹头质量或者增加射程,都会采用质量更轻的碳纤维材料来制造弹体等结构件。但是对于长征11运载火箭来说,碳纤维制造的箭体结构虽然质量更轻,但是成本也很高,这对于提高长征11运载火箭的商业市场竞争力是不利的。所以长征11号运载火箭为了成本考虑采用了质量稍重的不锈钢材料制造箭体结构。虽然相比东风31这类弹道导弹在性能上有差距。但是对于商业航天发射市场来说成本才是最重要的。
其次降成本措施中除了箭体材料不同外,对于运载火箭来说,燃料的比重占据了火箭总质量的85%以上,所以对于长征11号这样一枚发射质量超过120吨的固体火箭来说,如果降低将近百吨重固体燃料成本才是最重要的。所以长征11号运载火箭并没有采用东风31弹道导弹采用的比冲更高的推进剂,而是采用了价格更便宜但是比冲偏低的常规固体推进剂,虽然外运载力上不及前者,但是发射燃料成本更低也是长征11号的优势所在。
最后因为运载火箭和弹道导弹飞行轨迹不一样,比如东风31弹道导弹为了增加射程都会采用高抛物线弹道来增加射程和末端突防速度。所以对于所装备的固体火箭发动机来说由于没有入轨需求但有火箭的推重比需求,所以火箭发动机就要具备单位时间内推力更大、比冲更高的优势。而长征11号运载火箭因为要满足卫星入轨需求,所以除了要求火箭级数更多来满足更高的轨道需求外,火箭发动机的工作时间也要更长才能满足不同类型的卫星入轨需求。所以长征11运载火箭和东风31弹道导弹对固体火箭发动机的需求和设计理念也不同。
所以仔细对比的话,还是能够看的出来虽然长征11号运载火箭和东风31系列弹道导弹在箭体直径、发射方式等方面一样,但是具体细分的话还是有很大不同的。只能说这是两款定位于不同需求,但是又有很多相同之处的两款不同类型的航天飞行器。而且未来长征11号运载火箭可以根据需求通过增加固体火箭发动机直径和长度的方式来增加火箭在不同轨道的运载力,进一步来提高长征11号运载火箭的商业航天发射竞争力。