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猎鹰重型的几个看点
作者:PBSNPR
发表时间:2018-02-10
更新时间:2018-02-10
浏览:124次
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任务的意义和要点:

首飞将回收火箭两枚助推器,一枚芯级,助推器返回陆地着陆场LZ-1和LZ-2(Landing Zone),芯级在海上驳船回收,三发同时回收的壮观景象绝非一般火箭发射可以比拟。

首飞箭起飞级的两枚助推器都是以往发射任务后回收的猎鹰9火箭一级改装而来,主要是增加了冷分离机构,同时替换了底部的Octaweb承力结构,也就是说这枚所谓的“首飞箭”其实超过一半都是二手的,通常即使是全新制造的新型火箭发射,其风险都是相当大的。而SpaceX试射的是一款新型的半二手火箭,风险和难度请自行想象。

上一条证明重型猎鹰火箭的助推器和猎鹰9火箭具有相当程度的通用性。这种模块化和通用化的思路之前是很多运载火箭曾经想实现但并未彻底实现的,重型猎鹰火箭在这方面有一定的进步。

全箭28台发动机,回收其中27台(火箭二级1台发动机不回收),若以火箭发动机复用为指标,复用率为27/28=96.4%,从这个角度来讲,这和完全复用区别已经不大。

重型猎鹰一直以来最为人诟病的就是推力不够数量凑的设计思路,由于冷战时期N1彻底失败的反面典型,加之多发并联会带来复杂的耦合振动和一定程度的干质比下降等一系列问题,航天界一直都将火箭起飞级多于20台发动机并联的思路视为忌讳。如果重型猎鹰成功发射,成功的解决了多发并联所面临的各种困难和技术挑战,对于运载火箭的设计思路将有可能产生一次变革,尤其是重型运载火箭领域,即由以往的少量大推力发动机并联(土星五号和能源都是,起飞级单发推力非常大)向多发小推力发动机冗余并联转变。由于以往大推力火箭发动机的研发难度相当之高,尤其是大推力高比冲的起飞级氢氧机(SSME和RD-0120级别,还有我们规划中的YF-220),而该量级发动机应用范围相对狭窄,直接提高了重型运载火箭的研发门槛,如果重型猎鹰的思路得到普及,经过合理并联和冗余设计,同样能够获得重型运载火箭所需的可观推力,研发周期、难度和成本都会大幅度下降,尤其是对于东亚某大国尚在规划中的重火。

重型猎鹰多发并联其实也是为SpaceX未来规划中的BFR重型火箭进行技术储备,罗马不是一天建成的。

首飞载荷是一辆特斯拉Roadster跑车,其车主为SpaceX创始人马斯克本人,目标轨道为地球-火星转移轨道。详细了解可以参见往期专文:下一站,火星(上)

这款首飞载荷从航天技术角度讲——毫无意义,但却是营销学上的一次极佳范例,马斯克利用一款没有客户敢用的首飞试验火箭和一款本应放在库房里吃灰的电动跑车,近乎于0成本的同时为旗下两家公司打了广告,没有一分钱广告费和公关费,但是已经被无数科技媒体轮番报道!也被无数粉丝和看客津津乐道,纵使有各种争议和批评,但炒作的目的已经彻底达到了。

如果首飞成功,根据官方63.8吨的近地轨道运力,该火箭将成为人类现役最强运载火箭,运力是目前纪录保持者重型德尔塔4火箭28.8吨运力的两倍还要多。详见往期文章:马斯克的执念—闲聊初露狰狞的重型猎鹰火箭(上)

该火箭在回收状态下的近地轨道运力为30吨(2017年IAC发布会数据),依旧是现役最强火箭,这对目前甚嚣尘上的“火箭回收有损运力”是一次有力的回击,也就是说一款火箭在回收状态下,依旧能以极低成本发射所有商业火箭所能发射的载荷,那么为什么不回收呢?

重型猎鹰火箭的助推器分离和一二级分离均采用了“冷分离”机构,这是相对于火工品(炸药)热分离而言。一直以来有一种思路,认为火工品分离机构成本低、结构简单、工作可靠,所以广泛应用在包括我国长征系列在内的多种运载火箭上。但是猎鹰系列火箭由于要回收,所以一直采用无损的冷分离模式(冷氮喷射,机械式推杆等),目前猎鹰9已执行近50次发射,从未出现过分离机构失效导致的事故,实际可靠性100%。而重型猎鹰火箭的助推器冷分离机构(侧向分离)如果也试验成功,对于未来运载火箭分离结构的设计有着相当的借鉴意义。

如果首飞成功,该火箭将成为人类航天史上运力第三高的火箭,仅次于登月使用的土星五号运载火箭和前苏联能源运载火箭。

如果首飞成功,该火箭将成为自能源运载火箭1988年谢幕发射整整30年后人类的第三款重型运载火箭。(一般认为LEO运力超过50吨的为重型火箭)

目前重型猎鹰火箭已经取消”交叉燃料输送技术“,采用芯级节流方案,详见往期文章:SpaceX那些年吹过的牛——浅析重型猎鹰火箭的推进剂交叉输送技术

重型猎鹰火箭原定的“红龙”无人火星探测任务已经取消,目前还剩有基于载人龙飞船的载人绕月旅游观光项目。目前,同样能够发射载人飞船执行绕月任务的仅有预计于2019年末首飞(大概率推迟)的SLS(Block1构型,75吨LEO)+猎户座载人飞船,预计到首飞时该计划将烧掉NASA投资的近200亿美元的研发经费,每次发射费用预计为10亿美元级别。而重型猎鹰火箭研发并未受到NASA的大幅资助(相对于猎鹰9时期),公开发射报价不足1亿美元,即使算上载人龙飞船等一系列费用,每次载人绕月任务报价也只是SLS+猎户座的零头而已。所以对于少花钱多办事儿这个主题,重型猎鹰在未来成熟以后也有一定的发言权。

提示: 本博文来自于 Military 版

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