质子：苏联留给俄罗斯运力最强的火箭

□ 小火箭

质子：苏联留给俄罗斯运力最强的火箭

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质子火箭的雕像在目送质子火箭升空

提起苏联的火箭，人们或许会立刻想到属于R-7火箭系列的联盟火箭，或者是苏联屡败屡战的带有浓厚传奇色彩的N-1重型运载火箭，亦或是用来运载暴风雪号航天飞机的“能源”号火箭。

但是，冷战后期，苏联放弃了能够将100吨载荷送入近地轨道的“能源”号火箭。解体后的苏联，留给新生的俄罗斯的能力最强的火箭，不是R-7系列的联盟，也不是“能源”号，而是一开始并没有被当做运载火箭来研发，但却在苏联解体后顽强地存活下来，并成为建设国际空间站的中坚力量的“质子”火箭。

“质子”火箭以20.7吨的近地轨道运载能力超过了“联盟”火箭（6.45吨），成为了苏联留给俄罗斯的运载能力最强的运载火箭。

切洛梅的大计划

说起“质子”火箭，那就不得不先说一下它的设计者弗拉基米尔·尼古拉耶维奇·切洛梅博士了。

质子号火箭设计师切洛梅博士

1958年，切洛梅向苏联最高领导部门提出了一个大计划：研制一系列导弹和运载火箭，其中，该系列的导弹具有12000千米的射程，是名副其实的洲际弹道导弹，而同系列的运载火箭拥有和上述弹道导弹通用的结构，能够将巨大的军用空间站送上太空，还能够把探测器甚至是航天员送上月球、火星、金星。

其实看上图老爷子胸前戴的5枚奖章，就能够知道他并非等闲之辈了。左数第1枚和第2枚是苏联国家奖章！（苏联最高荣誉体系之一）左数第3枚是列宁奖章！（苏联最高荣誉体系之一，奖给科学、文学、艺术、建筑和技术方面的人才。）而切洛梅右胸佩戴的2枚奖章就更要说一下了。这是传说中的社会主义劳动英雄奖章！专门颁发给为苏联做过重大贡献的人。

切洛梅老爷子得了2枚社会主义劳动英雄奖章。按规定，得了2枚这种奖章的人，国家会专门在他的出生地竖立铜像或纪念碑来表彰。怎么样，够霸气了吧。

切洛梅博士，1914年生于沙皇俄国时代的谢德尔采（如今该地属于波兰）。在一战战火中颠沛流离的童年和充满饥饿与不安的少年时代过去后，18岁的切洛梅考入基辅理工学院（基辅航空学院的前身）。在这里，他展现了数学和力学方面的天赋。大学一毕业，他就出版了他的第一部专著《向量分析》。二战时期，他研制了苏联第一台脉动冲压发动机（独立于德国与法国的研究）。

1951年，37岁的切洛梅完成答辩，被莫斯科国立鲍曼技术大学授予博士学位（科罗廖夫、苏霍伊、茹科夫斯基、图波列夫都是在这里毕业的）。4年后，切洛梅成为了以他名字命名的切洛梅设计局的首席设计师。

1958年，切洛梅提出了洲际弹道导弹的设计方案，成为了苏联最早提出多级洲际弹道导弹方案的人。

切洛梅博士提出的УР-500导弹（火箭）

这里要对УР这个型号名称解释一番。仅仅从这个名字其实就可以看出切洛梅的理想了。УР是俄 语 универсальная ракета 的 缩 写。 其 中，универсальная是万能的、通用的意思。而 ракета是火箭和导弹的意思。是的，在俄语中， 火箭和导弹是同一个词，都是ракета，也就没有咱们非得分清楚火箭和导弹的那种纠结了。本来就是同一类飞行器嘛。

切洛梅的理想在这个型号的名称中显露无疑：通用的、万能的导弹（火箭），近可当洲际弹道导弹用，中可发射近地轨道卫星，远可进行深空探测。

质子的倔强

1965年，被苏联军方抛弃的УР-500导弹争取到了证明自己的机会。它矗立在拜科努尔发射基地。

从1965年7月16日开始，切洛梅的火箭发射了一系列名为“质子”的科学实验卫星。“质子”卫星是人类较早地能够在太空中对高能粒子、夸克等物质进行研究的卫星。

为什么切洛梅的火箭能够争取到这样的发射任务呢？

因为“质子”卫星重17吨，是卫星中的庞然大物。科罗廖夫的R-7火箭最多只能运载6.45吨的载荷。在当时，这个系列的卫星，也就只有切洛梅的火箭可以发射了。

也就从这个时候开始，切洛梅开始淡化УР-500导弹这个名称，而改用“质子”火箭来称呼他的巅峰之作。（为了纪念他争取到了发射“质子”卫星的任务而保住了УР-500项目的不易。）

但是，“质子”火箭的发展依然不顺。按照苏联的标准，火箭的发射成功率要在90%以上才能够正式被列入国家型号。但是，从1965年到1972年，质子火箭事故频频，直到1977年，质子火箭才终于勉强通过了正式验收。

“质子”火箭和“质子”-K火箭示意图

但是，切洛梅博士并未有一刻停止他的研究。

1967年3月10日，带有上面级的3级运载火箭——“质子”-K火箭迎来了它的首次发射。面临种种困难，“质子”系列火箭不仅没有退缩，还在逐步添丁。在4枚火箭示意图中，最左侧是“质子”火箭基本型（共2级），其他3枚为“质子”-K。

躺在厂房中的“质子”火箭第一级和第二级

这是正在莫斯科进行总装的“质子”系列火箭。我们能够看到连在一起的第一级与第二级，这两级共同构成了“质子”系列火箭的基础级。

拥有6台一级发动机的“质子”火箭

几乎毋庸置疑的是，“质子”火箭最容易被辨识出来的外形特征就是她的6台一级发动机呈正六边形的布局方式了。

“质子”系列火箭的第一级拥有6台RD-253常温燃料液体火箭发动机，燃烧室压力14.7MPa。

RD-253常温燃料液体火箭发动机

RD-253发动机干重1.08吨，喷管直径1.5米，喷管扩张比为26.2。苏联人对发动机喷管的设计颇具美学造诣。

RD-253常温燃料液体火箭发动机

6台RD-253为“质子”火箭的基础级提供了10470千牛的推力，让“质子”火箭拥有了强大的运载能力。

值得注意的是，“质子”火箭的第一级的一周鼓起来的部分并不是助推器，而是推进剂的贮箱。这些贮箱是与火箭“芯级”连在一起的。

也就是说：“质子”火箭看起来像是捆了6台助推器，而实际上它1台助推器都没有。

火箭第一级外侧环向布置了6个推进剂贮箱，但它们并非助推器，即在发射后并不与箭体分离。

那“质子”火箭的第一级长成这个样子，里面到底是怎样的结构呢？

哈，原来是这个样子的。6台RD-253发动机实际上是安装在“质子”火箭第一级的推进剂贮箱下方的。

6个长得像助推器的大鼓包里面，并没有其他管路和发动机，而仅仅是安置了一个偏二甲肼（UDMH）贮箱（上图的大红色部分为偏二甲肼）。质子火箭的第一级的核心部位则是一个巨大的四氧化二氮贮箱（上图的橙红色部分）。

这是在莫斯科的“质子”火箭总装厂房内等待进行装配的6台RD-253液体火箭发动机。看，它们已经与偏二甲肼贮箱连为一体，之后就要与“质子”火箭的一级箭体进行固连了。注意喷管上方红色的四氧化二氮输送管线。

装配好的“质子”火箭第一级

6个带有RD-253发动机的偏二甲肼贮箱与箭体连接好之后，就构成了“质子”火箭的第一级。强调一下，“质子”火箭的偏二甲肼贮箱与箭体是固连的，因此，它没有像“联盟”火箭那样助推器分离的场景，而是以上图中那样的囫囵个儿的第一级火箭进行分离。

另外注意，“质子”火箭的第一级通过桁架结构与上面的部分进行连接。这基本上是苏联血统的火箭或某些国家的火箭的标准了。

“质子”火箭的第一级长21.2米，外接圆直径7.4米。

而加注满偏二甲肼和四氧化二氮燃料之后，“质子”火箭的第一级的总重会达到450.51吨。看到这里，大家应该就已经明白为什么“质子”火箭比“联盟”火箭的运载能力大那么多了吧。

“质子”火箭的第一级就已经比目前在役的分量最重的“联盟”火箭（重308吨）沉100多吨了。

值得注意的是，“质子”火箭的第一级空重31.1吨，总重450.51吨，也就是说，“质子”火箭第一级的燃料占第一级总重的比为93.1%。即使是在今天，这个指标在导弹或者火箭总体设计中，也是个非常了不起的成就。切洛梅博士在力学上的造诣的确值得我们给他点个赞。

“质子”系列运载火箭总发射次数335次，其中成功294次。

右图是“质子”火箭第一级的发动机细节。喷管外面的管路是用来输送偏二甲肼的。这些偏二甲肼通过喷管的中空夹层结构进入RD-253发动机的燃烧室，与四氧化二氮进行反应，产生推动火箭拔地而起的力量。外侧是RD-253发动机的涡轮泵。

“质子”火箭的第一级能够用31.1吨的空重产生10470千米的推力，说明它在减重方面下足了功夫。该发动机的预燃、燃烧室的推进剂泵和氧化剂泵等等全部是用同一根轴驱动的。

“质子”火箭的第一级总体设计在众多运载火箭中可谓独一无二。RD-253发动机采用富氧分级燃烧的循环方式，因此其喷口附近非常简洁明快，没有燃气发生器的废气排放管。另外，注意看“质子”火箭第一级的设计细节，它为了减小底部阻力而设计了收敛段。

“质子”火箭的第二级长14米，直径4.15米，采用了4台RD-0210发动机。注意喷管内壁闪闪发亮的耐高温铜合金。

透过桁架结构，可以看到“质子”火箭第二级的发动机喷口噢。★

火箭第一级细节图