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愚蠢火箭設(shè)計(jì)——蘇聯(lián)登月夢(mèng)想落空

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發(fā)表于 2013-10-22 12:40:40 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,蘇聯(lián)人雖然率先將衛(wèi)星(“斯普特尼克”號(hào)衛(wèi)星)送入太空,但第一個(gè)登上月球的卻是美國(guó)人。在與蘇聯(lián)人展開的太空競(jìng)賽中,美國(guó)人無疑是勝者。美國(guó)率先將人類送上月球,除美國(guó)外,包括蘇聯(lián)在內(nèi)的其他任何國(guó)家都沒有做到這一點(diǎn)。實(shí)際上,蘇聯(lián)也制定了登月計(jì)劃,但最終以失敗告終,失敗的一個(gè)重要原因要?dú)w咎于一種令人感到瘋狂的火箭——N1火箭。. L( c' b8 F6 R$ h6 r8 o
提到最終以失敗告終的蘇聯(lián)登月計(jì)劃,人們往往將矛頭指向拙劣的管理制度或者經(jīng)濟(jì)原因,又或者其他因素。正是這些因素導(dǎo)致這個(gè)社會(huì)主義國(guó)家的載人登月夢(mèng)想最終落空。實(shí)際上,蘇聯(lián)人的失敗還有一個(gè)重要原因,那就是N1火箭。如果你是一個(gè)曾在1962年1月監(jiān)視地球人活動(dòng)的外星人,你一定會(huì)認(rèn)為蘇聯(lián)人將成為太空競(jìng)賽的最終勝利者。之所以得出這一理論是因?yàn)樘K聯(lián)人率先將衛(wèi)星送入太空,率先讓動(dòng)物進(jìn)行太空飛行。他們的宇航員尤里-加加林不僅是進(jìn)入太空第一人,同時(shí)還乘坐飛船環(huán)繞地球飛行。在這些領(lǐng)域,美國(guó)人都只能扮演“老二”角色。同一時(shí)期,美國(guó)人只進(jìn)行了一次載人太空飛行,由艾倫-謝潑德進(jìn)行。但確切地說,謝潑德進(jìn)行的并不是真正意義上的太空飛行,而是亞軌道飛行,飛行時(shí)間不到半個(gè)小時(shí)。
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% N2 C' @( w' Y8 p/ g9 ~9 S& s1969年7月,美國(guó)的“阿波羅11”號(hào)飛船登上月球,太空競(jìng)賽以美國(guó)人的勝利宣告結(jié)束。為了實(shí)施登月任務(wù),蘇聯(lián)人研制了N1 火箭。這種火箭的體積與幫助尼爾-阿姆斯特朗、巴茲-奧爾德林和邁克爾-柯林斯順利完成登月任務(wù)的土星V型火箭相當(dāng)。雖然長(zhǎng)度略短,重量略輕,N1 火箭的推進(jìn)力更大。N1 火箭安裝了大量發(fā)動(dòng)機(jī)。5 w% G, o+ t8 b7 r9 _
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土星V型火箭只安裝了5臺(tái)大型發(fā)動(dòng)機(jī),相比之下,N1 火箭安裝了30臺(tái)小型發(fā)動(dòng)機(jī)。其中24臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在Block A(第一級(jí))外部形成一個(gè)環(huán),6個(gè)安裝在中央,提供側(cè)滾控制。蘇聯(lián)工程師認(rèn)為如果一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作,也不會(huì)對(duì)火箭產(chǎn)生太大影響。不幸的是,他們的這種設(shè)計(jì)最終遭遇噩夢(mèng)。
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- \8 m! [" O6 p與N1 火箭相比,土星V火箭的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單,只有600萬個(gè)零部件。然而,即使只有0.1%的零部件在火箭發(fā)射時(shí)損壞,也會(huì)導(dǎo)致6000多個(gè)零部件崩毀,瞬間要了宇航員的命。土星V火箭從未發(fā)生致命事故。(“阿波羅1”號(hào)宇航員的遇難要?dú)w咎于指揮艙供氧系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。)蘇聯(lián)人研發(fā)的系統(tǒng)向來品質(zhì)差。將30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在第一級(jí)并且彼此緊鄰,一旦其中一臺(tái)發(fā)生故障,便會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng),導(dǎo)致火箭發(fā)生大爆炸。N1火箭最終迎來可怕的厄運(yùn)。$ I5 G1 ^1 I9 `+ a3 a% V5 u& |

7 z  p) {2 ], d, z0 J2 tN1火箭共進(jìn)行了4次試射,每一次都以失敗告終。試射中,N1火箭從發(fā)射架發(fā)射后不久便墜落地球,變成一堆廢鐵。其中一次試射中,一個(gè)螺絲松動(dòng)脫落而后被吸入為其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)輸送燃料的氧泵,結(jié)果立即引發(fā)爆炸,隨后觸發(fā)連鎖反應(yīng)。火箭的爆炸威力相當(dāng)于7千噸TNT,與一枚小型核彈不相上下。這是人類歷史上規(guī)模最大的非核爆之一。不久后,美國(guó)人便知道蘇聯(lián)人的此次慘敗。當(dāng)時(shí),衛(wèi)星拍到了發(fā)射架殘骸的照片。蘇聯(lián)用了18個(gè)月時(shí)間重建發(fā)射架。在后來的N1火箭身上,他們安裝了燃料過濾器。
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1972年,N1火箭進(jìn)行第4次,同時(shí)也是最后一次試射,這一次同樣以大爆炸宣告結(jié)束,事故原因是一種被稱之為“縱向耦合振動(dòng)”的現(xiàn)象。縱向耦合振動(dòng)是一種上下劇烈振動(dòng),不僅能夠讓人的身體出問題,火箭的身體也不例外。這種現(xiàn)象由不同發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推進(jìn)力變化所致,由于安裝了30臺(tái)不靠譜的發(fā)動(dòng)機(jī),所能產(chǎn)生的振動(dòng)我們可想而知。一旦發(fā)生縱向耦合振動(dòng),可變加速度會(huì)導(dǎo)致燃料泵的壓力趨于不穩(wěn)定,形成更大的可變加速度,最終讓振動(dòng)與火箭的共振頻率相匹配,釀成慘劇。. I# N2 O# z  @3 M% |" H
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這一次試射中,N1火箭上升到40公里的高度,而后發(fā)生致命的縱向耦合振動(dòng)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象后,發(fā)動(dòng)機(jī)本應(yīng)有序關(guān)閉。但由于N1火箭設(shè)計(jì)上存在的缺陷,發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉并沒有按計(jì)劃進(jìn)行,其中一個(gè)液態(tài)氧泵發(fā)生爆炸,隨后引發(fā)大爆炸。接二連三的失敗最終促使蘇聯(lián)政府放棄載人登月計(jì)劃。借助于衛(wèi)星,美國(guó)人得知了蘇聯(lián)人的研制計(jì)劃。但直到1989年,蘇聯(lián)政府才正式承認(rèn)N1火箭研制計(jì)劃失敗,因?yàn)檫@畢竟是一件十分丟臉的事情。在承認(rèn)這一慘敗之后短短兩年,蘇聯(lián)解體,美蘇爭(zhēng)霸以美國(guó)的完勝告終。9 K- n; g* p( L
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點(diǎn)評(píng):+ S- ~8 h/ l& x, k4 Y
有些東西是天生改不了的,這叫什么來著,民族秉性
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2#
發(fā)表于 2013-10-22 14:09:18 | 只看該作者
貌似 系統(tǒng)的可靠性 研究就是從阿波羅 登月計(jì)劃來的
3#
發(fā)表于 2013-10-22 16:04:47 | 只看該作者
用那么多發(fā)動(dòng)機(jī)可能是由于蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面沒辦法制造出像美國(guó)那樣的單臺(tái)大推力發(fā)動(dòng)機(jī)!要不然誰會(huì)放著簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)不用,而用那么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組合呢!

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civiling1204 + 1 正解

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4#
發(fā)表于 2013-10-22 16:08:09 | 只看該作者
毛子登月失敗,從技術(shù)層面可以總結(jié)的最大問題就是系統(tǒng)可靠性。科羅廖夫死得早,負(fù)責(zé)估計(jì)這老家伙無論如何都不會(huì)同意那30發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的方案的。
3 e3 Y7 L# Q" |+ e, h7 Z0 H& w按照帽子一貫的設(shè)計(jì)風(fēng)格和工程哲學(xué),越簡(jiǎn)單的東西越可靠,這種理念目前在機(jī)械領(lǐng)域依然適用。“簡(jiǎn)單=可靠”是沒有問題的。, w0 Z$ a( y1 {4 @5 W3 F5 V8 ~
但一味追求簡(jiǎn)單,在航天競(jìng)賽那樣緊張的氛圍當(dāng)中,毛子是在沒有資源和能力去做一些更深入的研究,比如更大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī),比如更快的計(jì)算機(jī)。其實(shí)N1的那些小發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性還是不錯(cuò)的,后來很多都出口給了米國(guó)。但當(dāng)這些發(fā)動(dòng)機(jī)一起組成龐大的系統(tǒng)的時(shí)候,系統(tǒng)就復(fù)雜了。按照毛子的控制水平,根本無法同時(shí)處理好各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)之間的協(xié)調(diào)。
! [, V" w6 f7 `0 i  ?3 A反過來,米國(guó)的5聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)要簡(jiǎn)單的多,而簡(jiǎn)單的前提,是人家攻克了至今最大發(fā)動(dòng)機(jī)的難題。
  o5 }2 S+ _6 t. O; B7 O! Y這其中蘊(yùn)含的道理應(yīng)該是什么時(shí)候該偷巧,什么時(shí)候該攻關(guān)的問題
5#
發(fā)表于 2013-10-22 16:46:11 | 只看該作者
事后諸葛,也只有嘴上聰明

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難怪天朝人不知進(jìn)步  發(fā)表于 2014-12-20 14:25
6#
發(fā)表于 2013-11-3 14:20:10 | 只看該作者
沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行技術(shù)積累,采用的是急功近利的捆綁多個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的方式,風(fēng)險(xiǎn)大大增大。蘇聯(lián)如此,俺們不也一樣嗎?
7#
發(fā)表于 2013-11-4 13:29:53 | 只看該作者
積累啊
8#
發(fā)表于 2013-11-23 20:55:37 | 只看該作者
這讓我想起了《大國(guó)重器》,里面有多少是“30臺(tái)小型發(fā)動(dòng)機(jī)”的呢?, N4 G/ ]3 Q% w
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努力縮減零件數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)
9#
發(fā)表于 2014-2-15 18:06:28 | 只看該作者
civiling1204 發(fā)表于 2013-10-22 16:08 5 F: j+ O; e' U& j5 j; Y* o
毛子登月失敗,從技術(shù)層面可以總結(jié)的最大問題就是系統(tǒng)可靠性。科羅廖夫死得早,負(fù)責(zé)估計(jì)這老家伙無論如何都 ...

9 U1 ^9 Z' A9 {% i* q4 C$ ^) U串聯(lián)吧
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發(fā)表于 2014-2-15 18:07:17 | 只看該作者
我想知道 萬一蘇聯(lián)這臺(tái)火箭登上月球了 你這篇文章怎么寫?

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歷史不允許萬一,也不可能萬一,因?yàn)檫`反科學(xué)。  發(fā)表于 2014-12-20 14:26

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