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乌克兰航天之星——南方设计局

2019-01-16 来源:北京太阳谷咨询有限公司 发布:高端装备产业研究中心

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南方设计局(俄文Конструкторское бюро «Южное»,英文Design Office“Yuzhnoye”)成立于1954年,是苏联时期起就在乌克兰境内存在至今的重要航天企业之一,至今已经积累了丰富的高端火箭技术与航天火箭经验。1991年苏联解体后,乌克兰由于不是像俄罗斯那样的主体大国,经济受到更大打击,濒临崩溃,航天和国防工业只能依靠俄罗斯的一些“救济”和合作苟延残喘,经济状况基本一直承下滑趋势,多家航天国防企业没有订单无法自养,终破产倒闭。而南方设计局在苏联解体后隶属于乌克兰的机械制造与军事工业部,依靠国家的一点“余粮”活了下来。但是长久靠与俄罗斯合作而勉强维持发展的乌克兰,经过了 “俄乌交恶”事件,经济又一次受到冲击,失去了俄罗斯这个“靠山”,使得航天和军工企业岌岌可危,即使是南方设计局这样的国家企业也失去了往日的生机,不可与同日而语。国家捉襟见肘的经济状况也让原来独立的南方机械制造厂被纳入南方设计局管理。

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运载火箭

南方设计局曾为苏联研制了多个系列型号的运载火箭,拥有相当雄厚的火箭研发实力,主要型号包括著名的“宇宙”(Космос)号、“宇宙”-2号、“旋风”-2/3号、“天顶”-2号等,但现在这些火箭型号都已退役。目前,乌克兰在缺少资金的情况下,仍没有放弃航天事业,在这些型号的基础上进行了改型,如今的型号包括“旋风”-4/4M、天顶-2SLB/3SL/3SLB /3SLBF、“第聂伯”号,以及新型运载火箭家族“灯塔”(Mayak),该火箭系列是在“天顶”和“旋风”火箭的基础上研制的,包括轻型(Mayak-L1、Mayak-L2)、中型(Mayak-M1、Mayak-M2)和重型(Mayak-N3、Mayak-N5)。

 

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“天顶”-2SLB/3SLB/3SLBF火箭结构图

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“灯塔”(Mayak)火箭系列

火箭发动机

南方设计局是在苏联时期就作为火箭和其发动机的主要设计企业活跃于航天工业领域,苏联解体后也继承了大量的火箭发动机产品和相关技术,著名型号如液体火箭发动机RD-120、RD-8以及在RD-8基础上研制的RD-809等一系列性能优异的发动机。RD-120发动机被用于天顶号的第二级,而后还用于第一级和助推级及“和平号”空间站的量子一号仓,以及其新型Mayak系列火箭第二级,推力为85吨/秒。此外,南方设计局还在为Mayak系列火箭研制多种新型专用发动机,包括RD-801计划用于新研制的Mayak运载火箭第一级,还有其他新型号如RD-810、RD-861K(用于“旋风”-4火箭第三级)、RD-809M/K等,不断在原有发动机打下的坚实基础上提升发动机性能和技术水平,与时俱进,以适用于当前和即将使用的新型火箭。

 

除了液体火箭发动机,设计局在苏联时期也致力于导弹的研制,曾研发R-12、R-14、R-16、R-7等洲际弹道导弹,还为导弹设计了一系列固体火箭发动机,如15D15、15D122、15D207、15D305、15D365等。

 

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南方设计局开发的新型液体火箭发动机

卫星

除了运载火箭,南方设计局还研制了一系列的卫星产品,包括地球观测卫星、通信卫星和科研卫星,地球观测卫星有СИЧ-2-1、СИЧ-2М、СИЧ-3-О、СИЧ-3-Р和基于MS-2平台创建的微型卫星。此外,设计局还开发了一系列的新型航天器组件,采用了其最新的技术成果。

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微型卫星

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СИЧ-2-1、СИЧ-2М地球观测卫星

创新科技项目

为了全面提升在航天领域的竞争力和知名度,除了以上方面,南方设计局还规划了其他一系列航天创新项目,如反小行星保护系统、高空无人机项目和被动/主动太空垃圾处理系统。此外,设计局还参加了多个国际合作项目,如用于制造太阳能电池板和隔热板及其他方面的碳纤维开发项目(FIBRALSPEC和NEWSPEC项目)、采用离子束技术的空间碎片防撞项目(LEOSWEEP项目)、空间应用新型超轻型热保护系统开发项目(LIGHT-TPS项目)、还参加了欧盟的“地平线2020”项目框架下的MODCOMP项目和EQUINOX项目,分别就基于碳纤维的新材料开发和具有优异材料性能的Fe-Al合金先进延性金属间化合物材料两方面进行研发,目前正在对这些材料在太空环境和火箭及其发动机上的应用进行论证和测试。

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LEOSWEEP项目示意图

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LIGHT-TPS项目

近些年来,南方设计局的财务状况十分令人堪忧。目前,南方设计局的财务状况只公开到2015年,具体数额见下表。由表可见,2013年之前设计局仍有利润可言,而2014年和2015年的净利润竟然处于亏损状态,这与国家的政治不稳定是密不可分的。乌克兰南方设计局早就开展了国际合作,但合作最多的还是俄罗斯,两国毕竟在苏联时期曾“同舟共济”,许多技术也是共有和互享的,但是2013年的“俄乌交恶”事件使得两国关系迅速恶化,几乎中断了所有技术合作和交流,使得南方设计局的“第聂伯”号火箭和“天顶”火箭被迫无法发射和停产,因此南方设计局为了生存不得不另辟蹊径,寻找其他合作伙伴。

 

图表:2012-2015年南方设计局财务状况

单位:亿格里夫纳

年份

2012

2013

2014

2015

净收入

6.08

6.92

8.40

10.29

净利润

0.2

0.26

-18.38

-11.18

由于上述两型火箭的停滞,留给南方设计局的只有“旋风”号,因此其在这一型号上大力开展合作,巴西曾与乌克兰计划长期对 “旋风”-4系列中型运载火箭进行发射合作,但2015年巴西却单方面取消了合作计划,于是乌克兰又转与加拿大公司谋求商业发射合作,该首次合作发射计划于2020年执行。

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“旋风”-4和4M火箭性能及外型对比

由上述情况可见乌克兰南方设计局当前的窘迫处境,为了维持企业订单和生存,其千方百计的输出自家的“压箱底”技术以吸引多国合作,而这同时加快了我国与乌克兰在火箭及发动机上的技术合作步伐。我国在2017年斥200亿巨资从乌克兰引进了多种战略导弹和大型火箭的火箭发动机技术,尤其是人类有史以来最强大的火箭发动机——苏联时期研发的RD-170高压补燃循环煤油/液氧火箭发动机,推力涵盖190吨至1000吨,这种发动机可以让火箭轻松实现登月飞行和登陆火星目标,这也使我国距正在筹划的登月目标更近了一步。因此,在各国对乌克兰火箭技术趋之若鹜的大局势下,我国要抓住这大好时机,与南方设计局稳定合作关系,强强联手,争取获得更多对国家有利的技术,从而推动我国航天工业的蓬勃发展。

主要参考资料:

1、乌克兰南方设计局

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、中国向乌克兰购买前苏联登月舱及火箭发动机

5、中国花2百亿买乌克兰最后大宝贝,全世界都坐不住了