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烏克蘭航天之星——南方設(shè)計(jì)局

2019-01-16 來(lái)源:北京太陽(yáng)谷咨詢有限公司

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南方設(shè)計(jì)局(俄文Конструкторское бюро «Южное»,英文Design Office“Yuzhnoye”)成立于1954年,是蘇聯(lián)時(shí)期起就在烏克蘭境內(nèi)存在至今的重要航天企業(yè)之一,至今已經(jīng)積累了豐富的高端火箭技術(shù)與航天火箭經(jīng)驗(yàn)。1991年蘇聯(lián)解體后,烏克蘭由于不是像俄羅斯那樣的主體大國(guó),經(jīng)濟(jì)受到更大打擊,瀕臨崩潰,航天和國(guó)防工業(yè)只能依靠俄羅斯的一些“救濟(jì)”和合作茍延殘喘,經(jīng)濟(jì)狀況基本一直承下滑趨勢(shì),多家航天國(guó)防企業(yè)沒(méi)有訂單無(wú)法自養(yǎng),終破產(chǎn)倒閉。而南方設(shè)計(jì)局在蘇聯(lián)解體后隸屬于烏克蘭的機(jī)械制造與軍事工業(yè)部,依靠國(guó)家的一點(diǎn)“余糧”活了下來(lái)。但是長(zhǎng)久靠與俄羅斯合作而勉強(qiáng)維持發(fā)展的烏克蘭,經(jīng)過(guò)了 “俄烏交惡”事件,經(jīng)濟(jì)又一次受到?jīng)_擊,失去了俄羅斯這個(gè)“靠山”,使得航天和軍工企業(yè)岌岌可危,即使是南方設(shè)計(jì)局這樣的國(guó)家企業(yè)也失去了往日的生機(jī),不可與同日而語(yǔ)。國(guó)家捉襟見(jiàn)肘的經(jīng)濟(jì)狀況也讓原來(lái)獨(dú)立的南方機(jī)械制造廠被納入南方設(shè)計(jì)局管理。

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運(yùn)載火箭

南方設(shè)計(jì)局曾為蘇聯(lián)研制了多個(gè)系列型號(hào)的運(yùn)載火箭,擁有相當(dāng)雄厚的火箭研發(fā)實(shí)力,主要型號(hào)包括著名的“宇宙”(Космос)號(hào)、“宇宙”-2號(hào)、“旋風(fēng)”-2/3號(hào)、“天頂”-2號(hào)等,但現(xiàn)在這些火箭型號(hào)都已退役。目前,烏克蘭在缺少資金的情況下,仍沒(méi)有放棄航天事業(yè),在這些型號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改型,如今的型號(hào)包括“旋風(fēng)”-4/4M、天頂-2SLB/3SL/3SLB /3SLBF、“第聶伯”號(hào),以及新型運(yùn)載火箭家族“燈塔”(Mayak),該火箭系列是在“天頂”和“旋風(fēng)”火箭的基礎(chǔ)上研制的,包括輕型(Mayak-L1、Mayak-L2)、中型(Mayak-M1、Mayak-M2)和重型(Mayak-N3、Mayak-N5)。

 

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“天頂”-2SLB/3SLB/3SLBF火箭結(jié)構(gòu)圖

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“燈塔”(Mayak)火箭系列

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

南方設(shè)計(jì)局是在蘇聯(lián)時(shí)期就作為火箭和其發(fā)動(dòng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)企業(yè)活躍于航天工業(yè)領(lǐng)域,蘇聯(lián)解體后也繼承了大量的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù),著名型號(hào)如液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)RD-120、RD-8以及在RD-8基礎(chǔ)上研制的RD-809等一系列性能優(yōu)異的發(fā)動(dòng)機(jī)。RD-120發(fā)動(dòng)機(jī)被用于天頂號(hào)的第二級(jí),而后還用于第一級(jí)和助推級(jí)及“和平號(hào)”空間站的量子一號(hào)倉(cāng),以及其新型Mayak系列火箭第二級(jí),推力為85噸/秒。此外,南方設(shè)計(jì)局還在為Mayak系列火箭研制多種新型專用發(fā)動(dòng)機(jī),包括RD-801計(jì)劃用于新研制的Mayak運(yùn)載火箭第一級(jí),還有其他新型號(hào)如RD-810、RD-861K(用于“旋風(fēng)”-4火箭第三級(jí))、RD-809M/K等,不斷在原有發(fā)動(dòng)機(jī)打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能和技術(shù)水平,與時(shí)俱進(jìn),以適用于當(dāng)前和即將使用的新型火箭。

 

除了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)局在蘇聯(lián)時(shí)期也致力于導(dǎo)彈的研制,曾研發(fā)R-12、R-14、R-16、R-7等洲際彈道導(dǎo)彈,還為導(dǎo)彈設(shè)計(jì)了一系列固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),如15D15、15D122、15D207、15D305、15D365等。

 

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南方設(shè)計(jì)局開(kāi)發(fā)的新型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

衛(wèi)星

除了運(yùn)載火箭,南方設(shè)計(jì)局還研制了一系列的衛(wèi)星產(chǎn)品,包括地球觀測(cè)衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和科研衛(wèi)星,地球觀測(cè)衛(wèi)星有СИЧ-2-1、СИЧ-2М、СИЧ-3-О、СИЧ-3-Р和基于MS-2平臺(tái)創(chuàng)建的微型衛(wèi)星。此外,設(shè)計(jì)局還開(kāi)發(fā)了一系列的新型航天器組件,采用了其最新的技術(shù)成果。

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微型衛(wèi)星

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СИЧ-2-1、СИЧ-2М地球觀測(cè)衛(wèi)星

創(chuàng)新科技項(xiàng)目

為了全面提升在航天領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力和知名度,除了以上方面,南方設(shè)計(jì)局還規(guī)劃了其他一系列航天創(chuàng)新項(xiàng)目,如反小行星保護(hù)系統(tǒng)、高空無(wú)人機(jī)項(xiàng)目和被動(dòng)/主動(dòng)太空垃圾處理系統(tǒng)。此外,設(shè)計(jì)局還參加了多個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目,如用于制造太陽(yáng)能電池板和隔熱板及其他方面的碳纖維開(kāi)發(fā)項(xiàng)目(FIBRALSPEC和NEWSPEC項(xiàng)目)、采用離子束技術(shù)的空間碎片防撞項(xiàng)目(LEOSWEEP項(xiàng)目)、空間應(yīng)用新型超輕型熱保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目(LIGHT-TPS項(xiàng)目)、還參加了歐盟的“地平線2020”項(xiàng)目框架下的MODCOMP項(xiàng)目和EQUINOX項(xiàng)目,分別就基于碳纖維的新材料開(kāi)發(fā)和具有優(yōu)異材料性能的Fe-Al合金先進(jìn)延性金屬間化合物材料兩方面進(jìn)行研發(fā),目前正在對(duì)這些材料在太空環(huán)境和火箭及其發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行論證和測(cè)試。

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LEOSWEEP項(xiàng)目示意圖

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LIGHT-TPS項(xiàng)目

近些年來(lái),南方設(shè)計(jì)局的財(cái)務(wù)狀況十分令人堪憂。目前,南方設(shè)計(jì)局的財(cái)務(wù)狀況只公開(kāi)到2015年,具體數(shù)額見(jiàn)下表。由表可見(jiàn),2013年之前設(shè)計(jì)局仍有利潤(rùn)可言,而2014年和2015年的凈利潤(rùn)竟然處于虧損狀態(tài),這與國(guó)家的政治不穩(wěn)定是密不可分的。烏克蘭南方設(shè)計(jì)局早就開(kāi)展了國(guó)際合作,但合作最多的還是俄羅斯,兩國(guó)畢竟在蘇聯(lián)時(shí)期曾“同舟共濟(jì)”,許多技術(shù)也是共有和互享的,但是2013年的“俄烏交惡”事件使得兩國(guó)關(guān)系迅速惡化,幾乎中斷了所有技術(shù)合作和交流,使得南方設(shè)計(jì)局的“第聶伯”號(hào)火箭和“天頂”火箭被迫無(wú)法發(fā)射和停產(chǎn),因此南方設(shè)計(jì)局為了生存不得不另辟蹊徑,尋找其他合作伙伴。

 

圖表:2012-2015年南方設(shè)計(jì)局財(cái)務(wù)狀況

單位:億格里夫納

年份

2012

2013

2014

2015

凈收入

6.08

6.92

8.40

10.29

凈利潤(rùn)

0.2

0.26

-18.38

-11.18

由于上述兩型火箭的停滯,留給南方設(shè)計(jì)局的只有“旋風(fēng)”號(hào),因此其在這一型號(hào)上大力開(kāi)展合作,巴西曾與烏克蘭計(jì)劃長(zhǎng)期對(duì) “旋風(fēng)”-4系列中型運(yùn)載火箭進(jìn)行發(fā)射合作,但2015年巴西卻單方面取消了合作計(jì)劃,于是烏克蘭又轉(zhuǎn)與加拿大公司謀求商業(yè)發(fā)射合作,該首次合作發(fā)射計(jì)劃于2020年執(zhí)行。

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“旋風(fēng)”-4和4M火箭性能及外型對(duì)比

由上述情況可見(jiàn)烏克蘭南方設(shè)計(jì)局當(dāng)前的窘迫處境,為了維持企業(yè)訂單和生存,其千方百計(jì)的輸出自家的“壓箱底”技術(shù)以吸引多國(guó)合作,而這同時(shí)加快了我國(guó)與烏克蘭在火箭及發(fā)動(dòng)機(jī)上的技術(shù)合作步伐。我國(guó)在2017年斥200億巨資從烏克蘭引進(jìn)了多種戰(zhàn)略導(dǎo)彈和大型火箭的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),尤其是人類有史以來(lái)最強(qiáng)大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)——蘇聯(lián)時(shí)期研發(fā)的RD-170高壓補(bǔ)燃循環(huán)煤油/液氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī),推力涵蓋190噸至1000噸,這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以讓火箭輕松實(shí)現(xiàn)登月飛行和登陸火星目標(biāo),這也使我國(guó)距正在籌劃的登月目標(biāo)更近了一步。因此,在各國(guó)對(duì)烏克蘭火箭技術(shù)趨之若鶩的大局勢(shì)下,我國(guó)要抓住這大好時(shí)機(jī),與南方設(shè)計(jì)局穩(wěn)定合作關(guān)系,強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,爭(zhēng)取獲得更多對(duì)國(guó)家有利的技術(shù),從而推動(dòng)我國(guó)航天工業(yè)的蓬勃發(fā)展。

主要參考資料:

1、烏克蘭南方設(shè)計(jì)局

2、烏克蘭:我們不光有妹子,還有南方設(shè)計(jì)局和液體火箭技術(shù)

3、Финансовые результаты деятельности ГП «Конструкторское бюро «Южное» им.М.К. Янгеля» за 2012-2015 гг

4、中國(guó)向?yàn)蹩颂m購(gòu)買前蘇聯(lián)登月艙及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

5、中國(guó)花2百億買烏克蘭最后大寶貝,全世界都坐不住了