日本火箭发展历程 (火箭军发展历程简述)

日本为什么不研发大型助推火箭，白白浪费芯级推力？

日本现阶段现役最强的运载火箭就是H2B运载火箭，该火箭近地轨道运载力16.5吨，比我国的长征7号中型运载火箭还强，但是H2B运载火箭起飞重量却只有551吨，而我国的长征7号起飞重量却高达597吨。之所以在起飞重量更低的优势下还拥有更大的发射载荷，在于日本的H2B运载火箭芯一级和芯二级采用了比冲更大的氢氧火箭发动机。但是从整个H2B运载火箭来说，就算是保持现有5.2米的芯级直径不变，将其捆绑的四台固体火箭助推器换装成推力更大的固体火箭助推器或者并联三个芯一级的话，那么其近地轨道整体运载力至少达到长征五号B的水准。首先从H2B乃至其整个火箭发展前身来说，日本在火箭大直径箭体结构、氢氧火箭发动机、大推力固体火箭助推器的研发技术来源上都是美国给的。比如其芯一级的氢氧火箭发动机技术来自美国德尔塔3中型火箭的上面级使用的氢氧火箭发动机技术，并且在美国的帮助下日本经过多年的技术发展，终于将其海平面推力不断提升至现有H2B芯一级装备的LE7A的真空推力77吨的推力水平。但是不管是H2B还是之前的H2A运载火箭，单凭芯一级装备的这台推力不过百吨的氢氧火箭发动机是无法起飞的，也就是说H2B运载火箭芯一级装备的氢氧火箭发动机虽然比冲很高，但是因为自身推力有限，根本无法满足自身起飞需求，所以还是需要借助外界推力辅助才行。所以H2B运载火箭在芯一级周围都捆绑了四台单台推力高达230吨的固体火箭助推器，使得H2B运载火箭能够正常起飞。这样捆绑的模式最大的优势就是可以借助助推器更大的推力满足起飞加速需求、仍然在助推器分离后、芯一级通过延长飞行时间和自身比冲更高的优势来提升火箭自身的发射载荷优势，和我国的长征五号和美国的航天飞机动力模式一致。那么为什么日本不为H2B运载火箭捆绑推力更大的固体助推器来提升其发射载荷呢？其实原因很简单，前面也说过日本在火箭发展的道路上美国提供了很多技术，其中就包括大直径、大推力固体火箭发动机技术，毕竟美国的锡奥科尔公司研制的SRB助推器满足了航天飞机的起飞需求。而美国当年为日本提供火箭技术也因为自身和日本的同盟关系和政治因素，但是也因为大推力固体火箭发动机和更危险的弹道导弹发动机技术基本一致，所以美国在给日本提供技术的时候限制条件很多，其中最直接的就是只给成品而非技术配方，也就是说日本想要在现有230吨固体助推器上研制更大推力的助推器首先自身并没有这个技术，而美国也拒绝给日本提供相应的固体燃料混合剂配方。同时因为日本在液氧煤油火箭发动机的研制上基本处于空白，毕竟幕后的美国在这方面就不擅长，所以日本的H2A和H2B运载火箭就只能在比冲很高的氢氧火箭发动机芯级上捆绑比冲最低的固体火箭发动机了，从而浪费了芯一级的技术优势。再一个日本为什么不可以通过并联捆绑三台芯一级大幅提升H2B运载火箭的发射载荷呢？首先日本的火箭技术发展严重受美国的限制，包括正在研发的H3运载火箭仍然使用的是H2B上的氢氧火箭发动机就是被技术和政治限制的原因。理论上来说如果芯一级并联三台氢氧火箭发动机的话，其发射载荷优势将很明显，比如美国的德尔塔4重型运载火箭就是三台芯一级并联的产物，但是因为其芯一级各采用了一台单台推力高达270吨的RS68氢氧火箭发动机，所以德尔塔4重型运载火箭拥有者27吨的近地轨道运载力。但是对于日本的H2B运载火箭而言，其芯一级使用的是两台单台推力只有真空推力77吨的LE7A氢氧火箭发动机，就算是采用三台芯一级并联，六台LE7A火箭发动机所产生的推力还没有现在大，起飞是能起飞，但是因为推重比不高的原因，火箭起飞没多久就会失去加速度而坠毁。那么有没有可能和美国猎鹰重型运载火箭一样在芯一级装备多台发动机来提升总推力呢？理论上是可行的，毕竟猎鹰重型运载火箭已经成功发射多次。但是对于日本而言，虽然其H2B运载火箭的芯一级直径更大，但是其芯一级装备的LE-7A氢氧火箭发动机体积也不小，可以看到起5.2米芯级直径最多只能容纳两台LE7A发动机，而且两台发动机还要相互间隔一定距离以满足双摆控制需求，所以就算日本想要给H2B运载火箭芯级装备数量更多发动机、并联多个从现实角度来说也是不行的。所以对于日本而言，要想发展载荷更强的火箭，走芯级这条路显然不太通，毕竟氢氧火箭发动机研制技术是最难的，而日本的全部技术又来自美国，所以这条路显然走不通；其次想走推力更大固体火箭助推器这条路对于日本来说也是自己走不通的，毕竟固体火箭助推器技术也来自美国，而固体火箭助推器虽然是所有火箭发动机中技术最简单的，但是其整个燃料混合配比中铝粉、粘结剂、添加剂等各种燃料配合比例直接和推力大小、不同飞行高度推力有直接关系，如果燃料配比不对的话直接会爆炸的，同样更大推力固体火箭助推器这条路也是走不通的。

为什么日本的火箭技术始终不如中国？

日本的火箭技术，可不是一直落后于我国的，甚至在很长的一段时间里，还要领先于我国。只不过，在今天我国的运载火箭的运力已经超越了日本的运载火箭，唯有液氢液氧火箭发动机，这一项还不如日本。

目前来说，日本最先进的运载火箭就是“H2B”，我国最先进的运载火箭是“长征5号”。可以说，在长征5号运载火箭首飞之前，我国是没有一型运载火箭的运载能力可以超过H2B的。

我国第一枚运载火箭是在1970年，将东方红一号卫星送入太空的长征1号。长征5号运载火箭是在2016年进行首飞的。

而日本第一枚运载火箭也是在1970年进行首飞的，并将大隅号卫星送入太空。

也就是说，从1970年~2016年，这46年时间里，日本的运载火箭技术是要高于我国的。

由此可见，并不是，我国的火箭技术一直领先日本，而是日本的运载火箭技术，在很长一段时间里领先于我国，这种情况直到2016年才结束。

H2B运载火箭

该火箭于2009年进行首飞，近地轨道运载能力为16.5吨，地球转移轨道运载能力为8吨，起飞重量为551吨。可以算一下，其吨/推力为33和68。

H2B型运载火箭为二级半构型，芯一级安装有2台单台推力为110吨的LE-7A液氧液氧火箭发动机，以及捆绑了4台单台推力为230吨的SRB-A改进型固体助推器。

芯二级安装有1台推力为138吨的LE-5B液氧液氧火箭发动机。

由此可见，H2B运载火箭完全是由液氧液氧火箭发动机和固体助推器推动的，这点倒是走了美国的路线，也可以说日本的火箭技术与美国有较大的关系。

其中LE-7A液氢液氧火箭发动机的工作时间为390秒，比冲为440秒,采用了分级燃烧循环，燃烧室压力为12.7Mpa。

LE-5B液氢液氧火箭发动机的工作时间为534秒，比冲为447秒，采用膨胀循环。

两台液氢液氧火箭发动机的技术实力还是不错的。

长征5号运载火箭

长征5号运载火箭也算是二级半构型。其近地轨道运载能力为25吨，地球转移轨道运载能力为14吨，起飞重量为867吨。可以算一下吨/推力为34和61。

芯一级安装有2台单台推力为50吨的YF-77液氢液氧火箭发动机，并捆了8台单台推力为120吨的YF-100液氧煤油火箭发动机。

芯二级安装有2台单台推力为9吨的YF-75D液氢液氧火箭发动机。

其中YF-77液氢液氧火箭发动机的推力为70吨，比冲为430秒，燃烧室压力为10.2Mpa。

YF-75D液氢液氧火箭发动机的推力为9吨，比冲为442s，采用膨胀循环。

通过对比可知，日本在液氢液氢火箭发动机技术上，是完全领先于我国的。主要就是因为，日本研发液氢液氢火箭发动机的时间比较早，外带着美国的支援。

要说液氧煤油火箭发动机与俄罗斯有关系的话，那么，我国的液氢液氢火箭发动机完全是靠自研的，根本无法从国外获得，毕竟俄罗斯也没有可用的液氢液氧火箭发动机，而欧美就不用想了。

所以说，现在阶段，在液氢液氧火箭发动机技术上不如日本也很正常。但是在液氧煤油火箭发动机技术上，我国是要领先日本不少的。毕竟日本根本就没有，可用的液氧煤油火箭发动机。

以上只是两国现阶段的火箭发动机技术。

而在未来，我国会有推力为220吨的YF-90液氢液氧火箭发动机。和推力为25吨的YF-79液氢液氧火箭发动机，以及921和长征9号重型运载火箭。目前来说，YF-90液氢液氧火箭发动机的样机已经制造完成，就剩试车了。

而日本会有推力为150吨的，LE-9液氢液氧火箭发动机。该发动机的样机，是在2017年制造完成的。且在2021年7月21日的试车中出现了问题，好像是氧泵出现了问题。

也就是说，日本的下一代液氢液氧火箭发动机，的进度要比我国早了近4年时间。但是最大推力却比不上我国的产品。

也就是说，当YF-90液氢液氧火箭发动机成功之后，将一举超越日本，仅次于美国。

而在下一代运载火箭上，无论是921,亦或是长征9号的运载能力都不是日本的H3可以相比的。

除了液氢液氧火箭发动机，下一代运载火箭之外，还有固体火箭助推器。

目前来看，我国的推力为500吨，直径为3.5米的固体火箭助推器，已经试车成功了。而H3运载火箭，所捆绑的SRB-3固体火箭助推器的推力为230吨，不过在2020年试验成功。

在固体火箭助推器上，我国也是要比日本先进的。

综合来看，目前日本也只有，液氢液氧火箭发动机技术比我过领先一些，其他的像固体火箭助推器，液氧煤油火箭发动机，火箭的运载能力都比不上我国当然产品。

毕竟在早期，日本航天是有美国帮助的，在液氢液氧火箭发动机技术领先于我国，也很正常。但是再过几年，凭借着我们自己的努力，液氢液氧火箭发动机将会完全的超越日本。