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SpaceX可重复使用火箭试验 蚱蜢第四跳

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Mikhail 发表于 2013-3-11 10:59 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 河南省新乡市辉县市 联通

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当地时间3月9号,SpaceX成功完成了新型火箭“蚱蜢”的第四跳,高度是上次的两倍-80m,工作34秒

前三跳的高度是:1.8m、5.4m、40m;


        美国spaceX公司作为新兴的私营航天公司以技术创新为手段,以低成本为目标,在较短的时间内分别研制成功了猎鹰一火箭、猎鹰九火箭基本型以及天龙载人飞船,取得了瞩目的成就。另外他们试验的一种新型重复使用运载火箭就是上面视频中的“蚱蜢”,上一次此新型火箭“蚱蜢”的第三跳试验为:飞行高度40m,工作时间29秒。
       “蚱蜢号为32.3米高的垂直起降火箭,包括一个“猎鹰-9”火箭第一级、一个垂直起飞架以及着陆系统。装有4条起落腿,采用液压减震器和钢支撑结构,用于在着陆时保护“蚱蜢”。
       为了让人们对‘蚱蜢’有一个更直观的认识,视频中他们将一个6英尺高的牛仔造型假人装上了火箭。      
       前三次测试的飞行数据依次有:2012年9月,“蚱蜢”号向上飞行1.8米;2012年11月,“蚱蜢”号在8秒钟的试验中向上飞行5.4米。最近的一次试验是在12月17日实施,火箭飞行29秒,上升40米,随后采用推力矢量控制成功完成了盘旋和降落等动作。
      
       中国运载火箭技术研究院主任彭小波在其新浪微刊有以下对此火箭的文章:
http://kan.weibo.com/con/3529126 ... ;loc=vk&c=vkcom
       “应该说,将火箭的一子级垂直发射上去并不难,但再垂直可控地降落在发射场并不容易。SpaceX公司无疑取得了很大的成就。但距离火箭的重复使用,我个人认为差距还是非常之大的,而且在短期内实现的可能性不大。
        目前世界各国探索研究中的重复使用运载器基本都使用了翼身组合体的外形,简单说就是使用了带机翼的外形。以垂直起飞,机场水平着陆的方式完成回收。无论是欧洲、日本、俄罗斯,包括美国X系列中的其他飞行器均是如此。这是因为只有使用带翼的外形才可以解决重复使用飞行器高速再入情况下的控制和着陆问题。而蚱蜢火箭却采用了传统的圆柱体外形。这是其最创新的地方,也是其需要解决的技术难点问题。
        首先,运载火箭的一子级飞行高度一般在50-60km高度,二子级一般都在200km以上了。50-60km再入时,其气动加热尚可以承受,但气动载荷已经非常可观了。但从轨道再入时,驻点温度高达2000多度,迎风面温度也在1000度以上,背风面也有700-800度,这还是考虑气动再入外形的条件下。如果以圆柱体外形再入,整个再入环境还要严酷,一般铝材是无法承受的,必须要上热防护系统。而热防护系统的增加会使整个火箭的结构系统重量变得让人无法承受。而且在主动段(上升段)作为死重也是非常不合理的。因此,从现有的飞行高度40m到飞行高度50km,我个人认为还有很长的路要走。
        第二,从spaceX公司的方案介绍来看,其二级再入时采用了关闭部分发动机,依靠剩余发动机工作的方式来控制弹道轨迹和着陆点。我认为这也存在问题。简单说就是运载火箭在上升段工作时贮箱内的推进剂不能完全用光,而要剩余一部分用于再入返回使用。这无疑会增大火箭的起飞重量和规模,从总体设计的角度看,也是不经济和合算的,势必带来运载系数低下的问题。事实上,航天飞机再入返回时,主动力系统也仅用于离轨制动,在整个再入过程中是不工作的,也不具备进场着陆的复飞能力,所有推进剂都在再入前耗光以减轻着陆重量,仅保留RCS姿控小喷管用的少许推进剂。
        第三,采用垂直着陆的方式,在临近地面时,火箭必须进行精确地姿态控制,以使火箭姿态调整180度。这单纯依靠火箭尾部的主发动机是不合适的,必须要配置一套安装在火箭头部的RCS反作用控制喷管以提高控制效率和精度。如前所说,火箭头部作为再入体的前端,热环境非常复杂和严酷。在此处配置RCS系统是非常危险的,因为热渗透和热泄露会使RCS系统的推进剂爆炸危害火箭的安全。
        第四,在再入过程中和垂直降落过程中,火箭因为要经受一段时间的负过载,所以还需要解决推进剂的防晃和沉底问题,这和主动段飞行恰恰相反。这在工程实现上也有很多具体困难需要克服。
        第五,传统火箭的外形不适合作为再入飞行器外形,其带来的气动问题、姿控问题、热防护问题等,我个人认为都会使火箭的方案能否成立、性能是否高效带来否决性问题。
        综上所述,我个人认为:类似蚱蜢火箭的方案不是未来重复使用运载火箭的主流方向。蚱蜢火箭的方案在后续试验的过程中会遇到很多较难克服的工程技术难题,其完全投入工程应用尚有相当的路要走。未来重复使用运载火箭的主流还是翼身组合体外形的重复使用运载火箭。即使是翼身组合体外形的重复使用运载火箭也还需要很长时间的发展过程才会避免步航天飞机的后尘。
       当然,“一切皆有可能。”蚱蜢火箭的设计试验,spaceX公司的工程师肯定有他们的考虑。我只是站在自己的角度对此方案提出了一些质疑。也许这就是中美之间在创新和思想解放上的差距之体现。我所提出的问题,spaceX公司的设计师作为业内人士肯定也能想得到,他们是怎么解决的抑或能否解决?让我们都拭目以待。 ”

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Enchner 发表于 2013-3-11 12:17 | 显示全部楼层 来自: 湖南省湘潭市岳塘区 电信
这个蚱蜢火箭一级二级都可以回收的.
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Enchner 发表于 2013-3-11 12:21 | 显示全部楼层 来自: 湖南省湘潭市岳塘区 电信
这个对飞船的返航有很直接的作用...
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bambooforest 发表于 2013-3-11 13:35 | 显示全部楼层 来自: 河南省洛阳市 联通
本帖最后由 bambooforest 于 2013-3-11 16:01 编辑

怎么能保证降落着陆时发动机的热量不反蚀发动机啊
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钱欧阳 发表于 2013-3-11 15:02 | 显示全部楼层 来自: 江苏省南京市 电信
从楼主再入的温度数据看,你似乎说的是在轨再入,56-60KM再入没那么严重吧?
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kingkey 发表于 2013-3-11 23:19 | 显示全部楼层 来自: 河北省石家庄市 电信
创新!!!
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milaoshu64 发表于 2013-3-12 12:21 | 显示全部楼层 来自: 天津市滨海新区 联通
工程师对一个国家太重要了!
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