中国未来的重型火箭长征九号，可谓是一改再改、与时俱进啊。方案多次大改动，这可是中国以前的火箭设计中从来没有出现过的事情。更令人关注的是，专门为长征九号研发的480吨级液氧煤油发动机YF-130刚刚试车成功，却很可能不再用在长征九号上了。这款发动机将何去何从呢？我是东城观星，再跟大家聊聊火箭那些事。

　　中国以前的火箭设计，多数都是提前设计好构型和动力方案，然后按部就班地去实现方案。就连最新设计的新一代载人火箭，也仅仅改变了助推器的头部结构，刚刚把类似长征五号的斜头锥形改成了圆锥形，其它地方变化不大。之前的长征五号系列更是提前规划好了模块化生产，发动机提前研发，衍生型号长征六号、长征七号提前飞行，一切都是早就规划好的。

　　甚至长征九号也是跟长征五号前后脚设计的，乍一看，第一版的长征九号就像是更大号的长征五号。而且按照当时的设计，长征九号专用的三款发动机早就立项研发了，现在差不多都到了成果收官阶段。尤其是最近25吨级液氢液氧膨胀循环发动机和480吨级液氧煤油发动试车成功，似乎长征九号研发万事俱备只欠东风了。

　　然而，龙乐豪老先生在21年学术报告中，展示了全新的长征九号，也就是大家都在说的光杆版。所谓光杆版就是不用助推器的火箭。这一说要变，就陆续蹦出了三个版本的光杆版长征九号。其中龙老介绍了两个版本，一个是16台液氧煤油发动机并联的第一级，另一个是26台液氧甲烷发动机并联的第一级。第三个版本就是最近在珠海航展上展出的模型，使用24台液氧煤油发动机并联。这次展出，预示着光杆版很有可能会成为最终方案。要知道，21年珠海航展上展出的长征九号还是传统的助推器版，因此有些人认为龙老介绍的两个光杆版长征九号，仅仅只是老先生的设想而已。但22年航展却直接展出了光杆版模型，替代了助推器版模型，至少说明了长征九号基本确定要走光杆版路线了。

　　在航天领域，小火箭光杆版比较多，大火箭一般都需要助推器来辅助，比如中国的长征五号、俄罗斯的质子号、美国的SLS、欧空局的阿里安五号等等。但是使用助推器，会涉及到火箭和助推器之间协调配合的问题，还会涉及到助推器分离的环节，增加火箭的控制难度。但是对于大火箭来说，很难研发相匹配的大推力火箭发动机。当初美苏两国太空争霸，美国最早研发出了680吨级的火箭发动机，使得土星五号重型火箭得以成功。但是面对10米级直径的火箭，即使是680吨级的发动机也需要五个并联才行。

　　在早先控制技术不够发达的时候，多发动机并联是有很大风险的，即使今天，也不是每一个航天国家都能掌握发动机并联技术。值得一提的是，印度GSLV-mkⅢ火箭因为首次采用两台液体火箭发动机并联的技术，而被称为技术的巨大进步。而当年的苏联，因为没有研发出类似F-1那样推力的发动机，只能采用大量小发动机并联的方案，第一级就用了30台发动机。因发动机并联的不确定性，和控制技术的不足，再加上研发测试太过仓促，苏联的N-1火箭，最终四次发射试验全部失败了。

　　正是因为多发动机并联存在很大风险，后来的火箭往往都采用大推力发动机或者增加助推器的方案。有人会说了，增加助推器，不也增加了发动机并联了吗？这样不是更复杂吗？其实助推器本身是相对独立的，有自己独立的燃料系统和控制系统小火箭节点使用方法安卓。但是多发动机并联必须要考虑在同一套燃料及管路系统中相互协调配合，难度要更大。而且，虽然液体发动机推力最大也就六七百吨，但是固体发动机推力却可以达到几百吨上千吨甚至几千吨。用固体发动机做助推器，既可以提供大推力，还可以让火箭的协调控制系统相对简单一些。所以欧美日都采用固体助推器。甚至印度也在使用大推力的固体助推器，中国自己的大推力固体助推器也在研发中。

　　这样来看，长征九号最初设计的版本使用助推器，还是有一定优势的。但是随着火箭控制技术的提高，人类控制多发动机并联的技术越来越高。尤其是美国的私人公司SpaceX，研发了9台发动机并联的猎鹰九号火箭，不仅突破了多发动机并联难题，而且还实现了动力冗余效应，即使一两台发动机坏掉，也能通过其他发动机弥补损失，正常完成发射任务，变相提高了火箭整体的安全性。

　　在猎鹰九号火箭连续几十次发射全都成功的背景下，多发动机并联的光杆版火箭方案得到了大家的认可。而且这个方案还有垂直回收的成功经验，对于未来降低火箭发射成本意义重大。所以中国的长征九号放弃传统设计方案，改成多发动机并联的光杆版方案也是顺理成章的，毕竟中国的火箭控制技术，想实现这样的方案难度并不大。

　　当然，在长征九号正式生产之前，会有新一代载人火箭先行验证多发动机并联方案。只要新一代载人火箭能够成功，中国就正式掌握多发动机并联的先进技术了，而且是载人航天级别的可靠度，这必然为长征九号奠定良好的基础。同时，新一代载人火箭也将为长征九号提前验证垂直回收技术。

　　自从长征九号光杆版提出来以后，网上就有大量关于光杆版能不能替代助推器版的讨论。最令人惊讶的是，目前已经见到的三个光杆版方案，全都没有采用刚刚研发成功的最大推力发动机YF-130，毕竟这款发动机可是专门为长征九号设计的啊。YF-130还有用吗？

　　我们简单回顾一下三个光杆版方案。第一版，是龙乐豪院士2021年介绍的，采用360吨级单喷管发动机，一共16台并联。这款发动机一旦研发出来，将是推力仅次于美国F-1发动机的单喷管液体发动机。同样是并联方案，发动机台数越少，控制难度越小。但是360吨级液体发动机，需要从头研发，不能直接套用现有发动机和在研发动机的设计方案，研发难度非常大，能不能在2030年前完成研发，都是未知的。要知道，液体发动机，可不是简单放大就能提高推力的。发动机推力提高，会带来很严重的燃烧不稳定性，容易把发动机给炸毁。苏联为了提高稳定性，采用了多喷管方案，中国的大推力发动机也借用了这样的方案。美国F-1则设计了特殊的燃料喷注装置，减少大燃烧室的燃烧不稳定性。但就连美国此后也没有再研发超过300吨推力的液体发动机，F-1成为了历史绝唱。

　　第二版，是龙院士22年介绍的，采用26台200吨级液氧甲烷发动机。因为液氧甲烷成本低，有利于发动机重复利用，而重新被各国重视，成为下一代火箭发动机的研发重点。但是，中国的大推力液氧甲烷发动机研发基础不如其他类型发动机，短时间内能否研发出来，也是存在疑问的。更何况美国两家著名私营航天公司的液氧甲烷发动机研发都遇到了不小的困难。

　　第三版，是珠海航展上公布的24台250吨级液氧煤油发动机并联方案。这套方案是我认为目前最可行的一套方案。中国的大推力液氧煤油发动机技术相对比较成熟，研发难度比较小。同时由于480吨级的双喷管液氧煤油发动机刚刚研发成功，直接就可以衍生出250吨级的单喷管发动机，研发难度比从头开始小很多。这样对于火箭按时间节点完成首飞是很大的保障。至少比直接研发360吨级的单喷管发动机和200吨级的液氧甲烷发动机靠谱得多。此外，24台发动机并联的火箭方案经过验证以后，将来可以平滑切换到液氧甲烷发动机并联方案。两款发动机推力差不多，从火箭受力上是相似的，可以不必重新设计火箭底部的受力结构。

　　至于480吨级发动机还有没有用？我觉得还是有用的。按照助推器版长征九号的设计方案，5米直径的助推器可以用两台480吨级的液氧煤油发动机，达到960吨推力级别，这跟现有的长征五号起飞推力1060吨已经很接近了。也就是将来很可能会推出长征五号的衍生型号光杆版，直接使用两台大推力发动机，降低火箭的生产成本，满足将来低成本大推力发射的需求。也许未来会用新一代载人火箭及其衍生型号来完成载人发射任务，而大推力发动机版长征五号用来完成低成本货运发射任务。这些将成为现有长征五号的有效补充。

　　此外，有网友设想了12台YF-130并联的光杆版长征九号，在不放弃YF-130的前提下，也能实现24台发动机可以实现的推力效果。但为什么目前没有采用这样的方案呢？我想听听大家的想法，请你在评论区发表您的高见。