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烏克蘭航天之星——南方設計局

2019-01-16 來源:北京太陽谷咨詢有限公司

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南方設計局(俄文Конструкторское бюро «Южное»,英文Design Office“Yuzhnoye”)成立于1954年,是蘇聯時期起就在烏克蘭境內存在至今的重要航天企業之一,至今已經積累了豐富的高端火箭技術與航天火箭經驗。1991年蘇聯解體后,烏克蘭由于不是像俄羅斯那樣的主體大國,經濟受到更大打擊,瀕臨崩潰,航天和國防工業只能依靠俄羅斯的一些“救濟”和合作茍延殘喘,經濟狀況基本一直承下滑趨勢,多家航天國防企業沒有訂單無法自養,終破產倒閉。而南方設計局在蘇聯解體后隸屬于烏克蘭的機械制造與軍事工業部,依靠國家的一點“余糧”活了下來。但是長久靠與俄羅斯合作而勉強維持發展的烏克蘭,經過了 “俄烏交惡”事件,經濟又一次受到沖擊,失去了俄羅斯這個“靠山”,使得航天和軍工企業岌岌可危,即使是南方設計局這樣的國家企業也失去了往日的生機,不可與同日而語。國家捉襟見肘的經濟狀況也讓原來獨立的南方機械制造廠被納入南方設計局管理。

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運載火箭

南方設計局曾為蘇聯研制了多個系列型號的運載火箭,擁有相當雄厚的火箭研發實力,主要型號包括著名的“宇宙”(Космос)號、“宇宙”-2號、“旋風”-2/3號、“天頂”-2號等,但現在這些火箭型號都已退役。目前,烏克蘭在缺少資金的情況下,仍沒有放棄航天事業,在這些型號的基礎上進行了改型,如今的型號包括“旋風”-4/4M、天頂-2SLB/3SL/3SLB /3SLBF、“第聶伯”號,以及新型運載火箭家族“燈塔”(Mayak),該火箭系列是在“天頂”和“旋風”火箭的基礎上研制的,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火箭結構圖

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“燈塔”(Mayak)火箭系列

火箭發動機

南方設計局是在蘇聯時期就作為火箭和其發動機的主要設計企業活躍于航天工業領域,蘇聯解體后也繼承了大量的火箭發動機產品和相關技術,著名型號如液體火箭發動機RD-120、RD-8以及在RD-8基礎上研制的RD-809等一系列性能優異的發動機。RD-120發動機被用于天頂號的第二級,而后還用于第一級和助推級及“和平號”空間站的量子一號倉,以及其新型Mayak系列火箭第二級,推力為85噸/秒。此外,南方設計局還在為Mayak系列火箭研制多種新型專用發動機,包括RD-801計劃用于新研制的Mayak運載火箭第一級,還有其他新型號如RD-810、RD-861K(用于“旋風”-4火箭第三級)、RD-809M/K等,不斷在原有發動機打下的堅實基礎上提升發動機性能和技術水平,與時俱進,以適用于當前和即將使用的新型火箭。

 

除了液體火箭發動機,設計局在蘇聯時期也致力于導彈的研制,曾研發R-12、R-14、R-16、R-7等洲際彈道導彈,還為導彈設計了一系列固體火箭發動機,如15D15、15D122、15D207、15D305、15D365等。

 

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南方設計局開發的新型液體火箭發動機

衛星

除了運載火箭,南方設計局還研制了一系列的衛星產品,包括地球觀測衛星、通信衛星和科研衛星,地球觀測衛星有СИЧ-2-1、СИЧ-2М、СИЧ-3-О、СИЧ-3-Р和基于MS-2平臺創建的微型衛星。此外,設計局還開發了一系列的新型航天器組件,采用了其最新的技術成果。

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微型衛星

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СИЧ-2-1、СИЧ-2М地球觀測衛星

創新科技項目

為了全面提升在航天領域的競爭力和知名度,除了以上方面,南方設計局還規劃了其他一系列航天創新項目,如反小行星保護系統、高空無人機項目和被動/主動太空垃圾處理系統。此外,設計局還參加了多個國際合作項目,如用于制造太陽能電池板和隔熱板及其他方面的碳纖維開發項目(FIBRALSPEC和NEWSPEC項目)、采用離子束技術的空間碎片防撞項目(LEOSWEEP項目)、空間應用新型超輕型熱保護系統開發項目(LIGHT-TPS項目)、還參加了歐盟的“地平線2020”項目框架下的MODCOMP項目和EQUINOX項目,分別就基于碳纖維的新材料開發和具有優異材料性能的Fe-Al合金先進延性金屬間化合物材料兩方面進行研發,目前正在對這些材料在太空環境和火箭及其發動機上的應用進行論證和測試。

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LEOSWEEP項目示意圖

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LIGHT-TPS項目

近些年來,南方設計局的財務狀況十分令人堪憂。目前,南方設計局的財務狀況只公開到2015年,具體數額見下表。由表可見,2013年之前設計局仍有利潤可言,而2014年和2015年的凈利潤竟然處于虧損狀態,這與國家的政治不穩定是密不可分的。烏克蘭南方設計局早就開展了國際合作,但合作最多的還是俄羅斯,兩國畢竟在蘇聯時期曾“同舟共濟”,許多技術也是共有和互享的,但是2013年的“俄烏交惡”事件使得兩國關系迅速惡化,幾乎中斷了所有技術合作和交流,使得南方設計局的“第聶伯”號火箭和“天頂”火箭被迫無法發射和停產,因此南方設計局為了生存不得不另辟蹊徑,尋找其他合作伙伴。

 

圖表:2012-2015年南方設計局財務狀況

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

0.2

0.26

-18.38

-11.18

由于上述兩型火箭的停滯,留給南方設計局的只有“旋風”號,因此其在這一型號上大力開展合作,巴西曾與烏克蘭計劃長期對 “旋風”-4系列中型運載火箭進行發射合作,但2015年巴西卻單方面取消了合作計劃,于是烏克蘭又轉與加拿大公司謀求商業發射合作,該首次合作發射計劃于2020年執行。

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“旋風”-4和4M火箭性能及外型對比

由上述情況可見烏克蘭南方設計局當前的窘迫處境,為了維持企業訂單和生存,其千方百計的輸出自家的“壓箱底”技術以吸引多國合作,而這同時加快了我國與烏克蘭在火箭及發動機上的技術合作步伐。我國在2017年斥200億巨資從烏克蘭引進了多種戰略導彈和大型火箭的火箭發動機技術,尤其是人類有史以來最強大的火箭發動機——蘇聯時期研發的RD-170高壓補燃循環煤油/液氧火箭發動機,推力涵蓋190噸至1000噸,這種發動機可以讓火箭輕松實現登月飛行和登陸火星目標,這也使我國距正在籌劃的登月目標更近了一步。因此,在各國對烏克蘭火箭技術趨之若鶩的大局勢下,我國要抓住這大好時機,與南方設計局穩定合作關系,強強聯手,爭取獲得更多對國家有利的技術,從而推動我國航天工業的蓬勃發展。

主要參考資料:

1、烏克蘭南方設計局

2、烏克蘭:我們不光有妹子,還有南方設計局和液體火箭技術

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

4、中國向烏克蘭購買前蘇聯登月艙及火箭發動機

5、中國花2百億買烏克蘭最后大寶貝,全世界都坐不住了