【嫦娥三号】大推力和高比冲选哪个?一步一步让你明白( ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 14:48:19


大推力火箭发动机和高比冲火箭发动机,应该怎么选?这两个参数有什么用?
我们一步一步来。

1、载荷的物理意义
我们说火箭的近地载荷为x吨,是什么意思?就是让重x吨的物体进入近地环绕轨道
近地环绕轨道的速度为7.9km/s,那理想情况下,就是让物体从0km/s加速到7.9km/s(当然,一般来说需要9km/s的DV,高手勿喷)
这个应该很容易理解,7.9-0=7.9km/s,末速度-初速度,这个就叫速度差,简称DV

2、不考虑重力、不考虑空气阻力,简化公式
根据动量定理,I=mDV=Ft,其中,I是总冲。
我们可以看到,DV只和质量与总冲有关,与推力是无关的,推力大,不一会就加速到所需DV了,推力小,我多加速一会就行了嘛。
在质量一定的情况下,DV就只与总冲有关了
总冲=比冲X燃料质量,同样多的燃料,比冲越大,当然总冲就越大,也就越省燃料

2、不考虑重力,不考虑空气阻力,真实公式
事实上,燃料肯定越烧越少,质量是一个关于时间的函数,于是这里面要作一个积分,积分之后
DV=比冲 X LN(m初/m末),如果是一级火箭,m初=载荷+火箭自重+燃料质量,m末=载荷+火箭自重
DV仍然与推力是无关的,假设火箭自重和燃料质量相同,可以得出结论:
载荷相同,比冲越大,DV越大
那么,要得到同样的DV,比冲越大,载荷也就越大了

3、考虑重力,不考虑空气阻力
那么,比冲是不是决定载荷的唯一因素呢?当然不是的
我前面说过,推力越大,需要加速的时间越短
问题也就再这了,发动机会给火箭一个加速的DV,相应的,重力会给火箭一个减速的DV
总DV=发动机加速DV-重力减速DV
而重力减速DV=mgt
所以,如果推力越大,火箭受重力影响时间短,重力减速DV就小,总DV就变大了
相应的,得到相同DV,推力越大,载荷也就越大了
需要说明的是,重力是随高度下降的,所以这个重力减速DV,如果要算精确值,也是一个积分公式,且这个公式与加速DV公式要联立成积分方程,比较复杂,我就不给出了
再一个,这个效应在一级体现得比较明显,因为一级的任务就是发射上去
对于二、三级来说,推力对DV的影响就要小一些了

4、考虑空气阻力
其实这个就挺麻烦的了,空气阻力和速度成正比,和高度成反比,在上升过程中,空气阻力的变化,要看实际情况了,我肯定是没办法给你解答的


结论:
1、比冲越大,载荷越大,这在任何情况下都适用
2、推力越大,载荷越大,在一级体现明显,二级不太明显,三级影响就很小了
3、所以,一般来说,一级或者助推器都选择的是大推力,比冲相对较小的煤油、固体发动机,而二三级一般都选用推力较小,高比冲的氢氧发动机

====
强烈给大家推荐一个游戏:坎巴拉太空计划
玩了这个游戏,你将对整个航天有一个全面的了解

大推力火箭发动机和高比冲火箭发动机,应该怎么选?这两个参数有什么用?
我们一步一步来。

1、载荷的物理意义
我们说火箭的近地载荷为x吨,是什么意思?就是让重x吨的物体进入近地环绕轨道
近地环绕轨道的速度为7.9km/s,那理想情况下,就是让物体从0km/s加速到7.9km/s(当然,一般来说需要9km/s的DV,高手勿喷)
这个应该很容易理解,7.9-0=7.9km/s,末速度-初速度,这个就叫速度差,简称DV

2、不考虑重力、不考虑空气阻力,简化公式
根据动量定理,I=mDV=Ft,其中,I是总冲。
我们可以看到,DV只和质量与总冲有关,与推力是无关的,推力大,不一会就加速到所需DV了,推力小,我多加速一会就行了嘛。
在质量一定的情况下,DV就只与总冲有关了
总冲=比冲X燃料质量,同样多的燃料,比冲越大,当然总冲就越大,也就越省燃料

2、不考虑重力,不考虑空气阻力,真实公式
事实上,燃料肯定越烧越少,质量是一个关于时间的函数,于是这里面要作一个积分,积分之后
DV=比冲 X LN(m初/m末),如果是一级火箭,m初=载荷+火箭自重+燃料质量,m末=载荷+火箭自重
DV仍然与推力是无关的,假设火箭自重和燃料质量相同,可以得出结论:
载荷相同,比冲越大,DV越大
那么,要得到同样的DV,比冲越大,载荷也就越大了

3、考虑重力,不考虑空气阻力
那么,比冲是不是决定载荷的唯一因素呢?当然不是的
我前面说过,推力越大,需要加速的时间越短
问题也就再这了,发动机会给火箭一个加速的DV,相应的,重力会给火箭一个减速的DV
总DV=发动机加速DV-重力减速DV
而重力减速DV=mgt
所以,如果推力越大,火箭受重力影响时间短,重力减速DV就小,总DV就变大了
相应的,得到相同DV,推力越大,载荷也就越大了
需要说明的是,重力是随高度下降的,所以这个重力减速DV,如果要算精确值,也是一个积分公式,且这个公式与加速DV公式要联立成积分方程,比较复杂,我就不给出了
再一个,这个效应在一级体现得比较明显,因为一级的任务就是发射上去
对于二、三级来说,推力对DV的影响就要小一些了

4、考虑空气阻力
其实这个就挺麻烦的了,空气阻力和速度成正比,和高度成反比,在上升过程中,空气阻力的变化,要看实际情况了,我肯定是没办法给你解答的


结论:
1、比冲越大,载荷越大,这在任何情况下都适用
2、推力越大,载荷越大,在一级体现明显,二级不太明显,三级影响就很小了
3、所以,一般来说,一级或者助推器都选择的是大推力,比冲相对较小的煤油、固体发动机,而二三级一般都选用推力较小,高比冲的氢氧发动机

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重力损耗需要扣除水平速度带来的离心效果,实际损耗为 g(本地) * (1 - (V水平/第一宇宙速度(本地))^2) 关于dt的积分。这从火箭程序转弯后的中段飞行开始就愈发重要。
学习了!!
通常大气阻力在低层比较明显
我记得大概是3万米以下 不知道有没有记错
所以地面起飞用固体火箭就不奇怪了
上面级考虑到窗口的问题 对推力也有一些需求
所以不行的话就只好拿固体发动机当上面级
非常感谢楼主科普,这下终于彻底弄懂了 '所谓比冲就是单位质量燃料产生的冲量,高比冲的燃料推力小,但是时间长,通俗的说,就是耐烧,可是难道真的没有高比冲高推力的燃料吗?
非常感谢楼主科普,这下终于彻底弄懂了 '所谓比冲就是单位质量燃料产生的冲量,高比冲的燃料推力小,但是时 ...
有的
核推
有个疑问,楼主说火箭二三级对重力冲量影响较小,是不是因为二三级推力相对一级很小?否则任何时候都是推力越大越好吧?而二三级选择高比冲 推力小,显然是为了节约质量,提高有效载荷,可是问题又来了,高比冲节约燃料质量,但是重力损耗大,大推力燃料质量大,相当于死重大 ,但是重力损耗小,这两个如何取舍?貌似楼主的科普还是没有最终解释第一级为什么选择大推力?我只能想到越是留在最后面飞行的级段应该选择高比冲,因为他滞空时间长,所以质量越小越好,以避免死重比冲。以及由此衍生的火箭为什么要三级?我怎么觉得级数越多越好?这样多余 的箭体死重可以及时抛弃啊。。。

LiveLiub 发表于 2013-12-4 05:57
有个疑问,楼主说火箭二三级对重力冲量影响较小,是不是因为二三级推力相对一级很小?否则任何时候都是推力 ...


准确地说入轨以后的发动机比冲越高越好
入轨以后理论上是只要有推力就行 无需克服重力
入轨前都要克服重力 推力小的话加速时间长
时间长重力做的负功就多 燃料全浪费在抵抗重力上了
不过推力太大也不好 过载高
比如重型德尔塔 起飞的时候芯级减推 两边的芯级扔掉以后才增推
三级火箭入轨都是比较差的 比如长征1号
长征2号两级半入轨 加一个上面级可以推上高轨道
上面级也是要入轨的 加起来就是三级半 就是长征3或者长征4
起飞发动机再强一点就可以一级半甚至一级入轨 比较先进的火箭都是一级半入轨了
火箭级数越多可靠性越差 这是必然的
第二就是 发动机值钱 一台好几百万上千万 白扔那么多干嘛?
第三就是 增加级数就要增加死重 不合算
俄罗斯最早弄的那个安加拉 一级部分燃料挂在外面
烧完以后扔掉储箱 算是比较理想的方式了
另外火箭起飞推力差不多就那样 如今很多一级到中途还要减推的 原因如我前所说
倒是大家都用氢氧机起飞以后 因为地面比冲高 级数倒减少了
最典型的就是eelv的两款火箭
德尔塔4仗着上面级和起飞级的比冲高
GEO能力一下子就超过了阿特拉斯5
LiveLiub 发表于 2013-12-4 05:57
有个疑问,楼主说火箭二三级对重力冲量影响较小,是不是因为二三级推力相对一级很小?否则任何时候都是推力 ...


准确地说入轨以后的发动机比冲越高越好
入轨以后理论上是只要有推力就行 无需克服重力
入轨前都要克服重力 推力小的话加速时间长
时间长重力做的负功就多 燃料全浪费在抵抗重力上了
不过推力太大也不好 过载高
比如重型德尔塔 起飞的时候芯级减推 两边的芯级扔掉以后才增推
三级火箭入轨都是比较差的 比如长征1号
长征2号两级半入轨 加一个上面级可以推上高轨道
上面级也是要入轨的 加起来就是三级半 就是长征3或者长征4
起飞发动机再强一点就可以一级半甚至一级入轨 比较先进的火箭都是一级半入轨了
火箭级数越多可靠性越差 这是必然的
第二就是 发动机值钱 一台好几百万上千万 白扔那么多干嘛?
第三就是 增加级数就要增加死重 不合算
俄罗斯最早弄的那个安加拉 一级部分燃料挂在外面
烧完以后扔掉储箱 算是比较理想的方式了
另外火箭起飞推力差不多就那样 如今很多一级到中途还要减推的 原因如我前所说
倒是大家都用氢氧机起飞以后 因为地面比冲高 级数倒减少了
最典型的就是eelv的两款火箭
德尔塔4仗着上面级和起飞级的比冲高
GEO能力一下子就超过了阿特拉斯5
HoneyFox 发表于 2013-12-4 00:33
重力损耗需要扣除水平速度带来的离心效果,实际损耗为 g(本地) * (1 - (V水平/第一宇宙速度(本地))^2) 关于 ...
当然,如果考虑程序转弯的话,这个问题就复杂了嘛。我只是给个简化模型
准确地说入轨以后的发动机比冲越高越好
入轨以后理论上是只要有推力就行 无需克服重力
入轨前都要克 ...
首先长征2是二级火箭,包括能打SSO的长2D。二级半是长2E/F,半级指的是助推级。
长3/4是三级火箭,相当于长2D为基础加第三级。后来为了增大载荷又加了助推级。
一级半入轨的前提是氢氧芯级带来的高比冲。煤油机即使RD180,总冲也不足,必须加第二级。
准确地说入轨以后的发动机比冲越高越好
入轨以后理论上是只要有推力就行 无需克服重力
入轨前都要克 ...
能做到一级半入轨的只有阿丽亚娜5、长征5。我没看出来这几个有什么先进……
楠宫萧vn 发表于 2013-12-4 09:44
能做到一级半入轨的只有阿丽亚娜5、长征5。我没看出来这几个有什么先进……
航天飞机也是
这几天都在补课,学习了
航天飞机也是
航天飞机二级半吧?助推级是那两根SRB,起飞级是外挂燃料箱,二级是脱离外挂燃料箱后航天飞机使用内置燃料箱……
能源助推级(毛子把它叫第一级)芯一级(毛子把它叫第二级)并不能入轨,最终还要依靠航天飞机自主动力入轨,所以也是二级半。
起飞级要考虑至少能带动火箭,不然比冲再好,火箭起飞不了也没用。
而且推重比一定要合适,推重比太低,低空时间太长,空气阻力白白消耗的过多,推重比太高,发动机关机的时候G值过大,影响载荷的适应性。
所以当前为啥流行煤油机起飞或者氢氧机加固体起飞级就是这个原因。
煤油机比冲一般,但是推力容易做大,而且质量大燃料成本低,比较适合起飞级。
固体助推器则是比冲几乎是最差的,但是推力也最容易做大,作为起飞级很容易达到起飞推重比(研发阶段,固体火箭调整推力比较容易)。
而损失的比冲可以通过加装氢氧机来弥补,本质上起飞级的氢氧机可以看做高空发动机,但是为啥地面点火,是因为地面点火远比高空点火可靠性高的多,可以无形中节省一级,变成半级,这就是当前流行的一级半,二级半的思路。也就是比二级跟三级降低了半级的难度。
而高空级根本没有推重比的桎梏,燃料成本也几乎忽略不计,而且高空级很大程度也左右了载荷的重量,当然只需要考虑最影响载荷的因素:比冲。因此高空级有条件的情况下尽量做成氢氧机。
当然凡是都有例外,除了技术原因以外(大部分国家不开放氢氧高空级的原因),也有类似毛熊这样因为纬度太高,卫星重复点火需求比较大,而氢氧机重复点火性能比较差,而且选择毒燃料的也有。
这个原创帖怎么没给分啊?

楠宫萧vn 发表于 2013-12-4 11:27
航天飞机二级半吧?助推级是那两根SRB,起飞级是外挂燃料箱,二级是脱离外挂燃料箱后航天飞机使用内置燃 ...


能源也是一级半
连安加拉将来都是一级半
航天飞机 H2A 德尔塔4都可以两级半入高轨道
光杆阿特拉斯v两级就可以入高轨
这些火箭不叫先进什么才叫先进?
难道级数越多越先进?

楠宫萧vn 发表于 2013-12-4 11:27
航天飞机二级半吧?助推级是那两根SRB,起飞级是外挂燃料箱,二级是脱离外挂燃料箱后航天飞机使用内置燃 ...


能源也是一级半
连安加拉将来都是一级半
航天飞机 H2A 德尔塔4都可以两级半入高轨道
光杆阿特拉斯v两级就可以入高轨
这些火箭不叫先进什么才叫先进?
难道级数越多越先进?

callmeK 发表于 2013-12-4 15:41
能源也是一级半
连安加拉将来都是一级半
航天飞机 H2A 德尔塔4都可以两级半入高轨道


能源是二级半,只不过第二级还没设计出来苏联就崩了……
宇宙神5 401/402高轨是两级,低轨也是两级,两种上面级;德尔塔4中型M可以两级打GTO,同样低轨也是两级……
安加拉也一样。
其实这种通用芯级的火箭都不可能做到一级半入轨,因为其基本型一般都是光杆芯级搭配上面级的两级方案。加装助推器也只是为了换用更大的二子级。

另外堪称先进、又是一级半入轨的只有夭折的能源M了,芯级一台RD0120、两枚700吨推力级助推器,一级半打LEO有30多吨。

另外一级半两级半那个半级是助推器……你又理解成什么了?同时充当入轨级和上面级的二子级?{:soso_e140:}
callmeK 发表于 2013-12-4 15:41
能源也是一级半
连安加拉将来都是一级半
航天飞机 H2A 德尔塔4都可以两级半入高轨道


能源是二级半,只不过第二级还没设计出来苏联就崩了……
宇宙神5 401/402高轨是两级,低轨也是两级,两种上面级;德尔塔4中型M可以两级打GTO,同样低轨也是两级……
安加拉也一样。
其实这种通用芯级的火箭都不可能做到一级半入轨,因为其基本型一般都是光杆芯级搭配上面级的两级方案。加装助推器也只是为了换用更大的二子级。

另外堪称先进、又是一级半入轨的只有夭折的能源M了,芯级一台RD0120、两枚700吨推力级助推器,一级半打LEO有30多吨。

另外一级半两级半那个半级是助推器……你又理解成什么了?同时充当入轨级和上面级的二子级?{:soso_e140:}
能源是二级半,只不过第二级还没设计出来苏联就崩了……
宇宙神5 401/402高轨是两级,低轨也是两级, ...
入轨当然是入低轨
否则为什么上面级要叫上面级
比高轨道 长3乙三级半入gto 阿特拉斯5两级入gto
越比级数差的越多
本来先进火箭芯级入轨 助推起飞
难道级数多的反而先进?
那你告诉我什么火箭算先进火箭
callmeK 发表于 2013-12-4 16:52
入轨当然是入低轨
否则为什么上面级要叫上面级
比高轨道 长3乙三级半入gto 阿特拉斯5两级入gto
我可没说级数越多越先进,我只是说一级半入轨的长征5和阿丽亚娜5都不算什么先进火箭。
而能算得上先进火箭的大部分都是二级入轨,例如德尔塔4、宇宙神5、安加拉、天顶。能源M是个异类,但是没有出生。
回复错误  已编辑
callmeK 发表于 2013-12-4 06:28
准确地说入轨以后的发动机比冲越高越好
入轨以后理论上是只要有推力就行 无需克服重力
入轨前都要克 ...
问题为什么火箭入轨以后无需克服重力 是不是因为火箭入轨之后虽然轨道高度达到了  但是速度并没有达到相应的稳定自转所需要的轨道速度 ?所以最后一级火箭只是用来加速而并不是用来维持轨道高度 ? 但是问题又来了 如果最后端的时候自身速度不够维持轨道高度  那么轨道肯定还是要下降的  所以必须还得借助于第三级克服重力的影响啊 至少应该火箭资深应该是水平往上倾斜的吧  

想着问题又复杂了  到底火箭应该是自身到达轨道之前就达到甚至超过所需要的速度   然后最后一段是滑翔减速 等到轨道的时候恰好符合轨道要求的速度    还是先到达轨道位置再加速到所需要的速度   这两种方式哪个好了 ? 前者貌似重力冲量损失更小  因为速度高 时间少  

LiveLiub 发表于 2013-12-4 18:32
问题为什么火箭入轨以后无需克服重力 是不是因为火箭入轨之后虽然轨道高度达到了  但是速度并没有达到相 ...


没有听说火箭还带减速的
哪一级入轨 或者说达到第一宇宙速度
它之后的就是上面级
上面级不见得是第三级 有很多是第四级的
也有第二级的
将来肯定是一级就完事了
入轨以后速度就达到第一宇宙速度了
用不着再克服重力
LiveLiub 发表于 2013-12-4 18:32
问题为什么火箭入轨以后无需克服重力 是不是因为火箭入轨之后虽然轨道高度达到了  但是速度并没有达到相 ...


没有听说火箭还带减速的
哪一级入轨 或者说达到第一宇宙速度
它之后的就是上面级
上面级不见得是第三级 有很多是第四级的
也有第二级的
将来肯定是一级就完事了
入轨以后速度就达到第一宇宙速度了
用不着再克服重力
红色俱乐部 发表于 2013-12-4 11:29
起飞级要考虑至少能带动火箭,不然比冲再好,火箭起飞不了也没用。
而且推重比一定要合适,推重比太低,低 ...
学习了 。。起飞级要考虑带动火箭  推重比要合适 也就是加速度基本上恒定 是不是可以这么说   设计一款火箭 如果载荷要求确定了  那么基本上起飞级的推力大致也就确定了 ? 不同运力的火箭 起飞阶段的加速度彼此都是差不多的 ?

所以如果一款燃料可以满足起飞的推重比  而又比冲高   那肯定是最运力最大的火箭是不是 ?目前只有氢氧机符合这个要求 ?当然这个成本肯定大了。。

我不太懂为什么高空级没有推重比的桎梏  是因为高空的时候只剩下载荷和第三级本身自重相对第三级的推力很小 ?可以忽略  还是因为高空的时候基本上是倾斜接近水平状态飞行   本身速度已经很接近轨道自传所需要的速度 所以对于平衡重力维持轨道高度的需求很小 ?    我还是不懂为什么高空级很大程度上决定着载荷的重量了 ?

氢氧机重复点火性能差 ?貌似我国的第三级也是氢氧机   感觉状态很稳定啊 好像没出过什么问题 只是听说毛子的火箭的屡次出事故都是因为第三级方面  难道毛子的氢氧机的性能还不如我国的 ?
推力大小关系到能不能飞起来的问题,而比冲的高低涉及到运载能力大小的问题。
callmeK 发表于 2013-12-4 18:36
没有听说火箭还带减速的
哪一级入轨 或者说达到第一宇宙速度
它之后的就是上面级
有,长2D第二级可以自己用燃料箱加压气体反推减速,辅助再入。能够避免产生太空垃圾。
LiveLiub 发表于 2013-12-4 18:52
学习了 。。起飞级要考虑带动火箭  推重比要合适 也就是加速度基本上恒定 是不是可以这么说   设计一款火 ...
起飞级的过载当然不是确定的
通常的火箭 都是第一级关机瞬间或者助推器脱离瞬间过载最大
起飞推力比重量高就行了
俄罗斯根本没有像样的氢氧机
他那个整天坑爹的微风M是毒燃料的
推力小还要开机四五次 不出问题才怪
氢氧机因为燃料是低温的
所以发动机启动工况和毒火箭完全不同
地面发射之前 低温火箭都要预冷发动机
而高空关机以后 发动机的温度肯定是比正常工作温度高
甚至可能高很多
所以说氢氧机空中重复点火难
LiveLiub 发表于 2013-12-4 18:52
学习了 。。起飞级要考虑带动火箭  推重比要合适 也就是加速度基本上恒定 是不是可以这么说   设计一款火 ...
不能说载荷确定了起飞级的总推力就固定了,而且起飞总重量固定了之后那么起飞级总推力就固定了。
因为优化之后的起飞推力大致在总重量的1.2倍左右。总重量的大约二十分之一到四十分之一之间为载荷重量,这个比例主要由火箭的总比冲决定,因为火箭重量的八成到九成都为燃料重量。

诚如你说的,如果一款燃料又有很好的推重比,又有高毕冲,那就是最好的方案,而且这个方案就有现实版本,即重型德尔塔火箭。而且他的起飞级也确实捆绑了三个芯级大推力氢氧机发动机。因此德尔塔算一款“完美”火箭。700吨左右的起飞重量就能达到LEO23吨,是当前LEO最大的火箭。但是你要知道德尔塔虽然作为性能是完美的。比较一下同样是700吨级别的阿丽亚娜5的GTO是接近6吨,而重型德尔塔高达13吨,差距巨大。
但是这货前提是美国有一款推力超过航天飞机的RS68发动机,有了这种推重比很强的氢氧发动机,才能保证起飞级的合适的推重比,也正是因为研制这种发动机的得不偿失(虽然性能很好,但是一次性消耗三个高性能氢氧发动机,外加研制费用),航天二梯队的日本跟欧洲均选择了研制芯级发动机加固体火箭捆绑的思路,日本虽然当初紧跟美国思路,也准备捆绑芯级发动机,结果日本氢氧机可靠性不够,H2A都专注于提高可靠性了。(当初H2A这个编号主要是准备给日本版本的德尔塔重型的)

高空级的主要任务不是抬高轨道高度(必须推力超过总重量)而是加速(只要有推力就能加速),因此当然不会有推重比的桎梏。还是阿丽亚娜火箭的案例,这货早期型号的二级发动机才不到3吨推力,要知道阿丽亚娜即使是发射同步卫星都要重达6吨,也就说二级发动机完全可以低于卫星重量,纯粹为了提高卫星速度而存在。当然不用说,你也相信世界上不存在起飞推力比总重量还小的火箭吧。

高空级的性能更左右载荷重量的因素是因为越到上面级,卫星的比例就越大,比如使用氢氧机的情况下,虽然表面上比煤油级比冲高很多,但是她燃料箱也大,就算贪图比冲大,燃料箱也同比例上升,那么比冲的优势就打了折扣,反观高空级,卫星比例大,燃料的比例就小,燃料箱的重量也小外加重量小,制作更加精细导致额外的非火箭非燃料因素大幅度下降,因此比冲的优势发挥更明显了。

氢氧机不同于毒燃料,毒燃料的高储蓄性是总所周知的,而且这个燃料可以作为自燃,也就是接触就燃烧,这就省去了二次或者多次点火很大一个麻烦,而氢氧机二次点火要解决的就是真空下燃料罐子如何汲取燃料,因为重力下燃料自燃下沉,汲取口放下燃料罐子下面就行了,但是真空自然没办法(更何况你面对的是半罐子燃料)。这种情况无论氢氧机还是煤油机(实际上因为煤油凝结而无法再真空中二次点火),毒燃料都一样,就是给里面加压打氮气而促使燃料进入汲取口,其次一个问题就是重新点火,这是氢氧机固有的问题,就是真空下用自带的电池重新点火(地面点火完全可以用火药代替),毒燃料很大程度上节省了第二个问题的处理难度。至于氢氧机的三次以上点火,还没有人挑战过,日本的发动机现在提出一个目标就是解决氢氧机高空级三次点火问题。
而俄国人的毒燃料已经做到了五次点火了。
屡次出问题都是微风上层级的问题,这个上层级是苏联解体之后新开发的毒燃料,因为俄国科研团队青黄不接的一个体现之一。同时也反应了俄国人对上面级的重视程度不够(纬度因素,外加多年不重视同步轨道,火箭的商业化不足等等很多因素)。俄国的氢氧机就上面机本来就不如中国。当然别人不是氢氧机不行,毕竟别人有世界上最大推力的氢氧机起飞级呢。
红色俱乐部 发表于 2013-12-4 20:37
不能说载荷确定了起飞级的总推力就固定了,而且起飞总重量固定了之后那么起飞级总推力就固定了。
因为优 ...
煤油机不能真空中二次点火,那么刚刚发射的falcon 9 v1.1怎么算啊
chinayx 发表于 2013-12-4 20:48
煤油机不能真空中二次点火,那么刚刚发射的falcon 9 v1.1怎么算啊
那就不太清楚,我说的这些也都是以前的资料,猎鹰9确实有不少打破传统的地方,比如捆绑方式等等。
看报道是说猎鹰的高空煤油机带了双份的火药,但是一般而言火药都是直接装在燃烧室的,也就是只能重新点火一次,第二次点火都是点点火为主(也是二次点火的难点)。这个我就真的不清楚了。
chinayx 发表于 2013-12-4 20:48
煤油机不能真空中二次点火,那么刚刚发射的falcon 9 v1.1怎么算啊
反正航天火箭这种东西,很多新火箭都是在打破前人的思维惯性之上存在的。
反正航天火箭这种东西,很多新火箭都是在打破前人的思维惯性之上存在的。
毛子氢氧上面级技术还不错吧?说不上世界一流,超土鳖没问题。就是分级燃烧不符合世界潮流特立独行而已……
楠宫萧vn 发表于 2013-12-4 21:06
毛子氢氧上面级技术还不错吧?说不上世界一流,超土鳖没问题。就是分级燃烧不符合世界潮流特立独行而已… ...
2.2 前苏联
  
   a) D-56(KVD-1)是前苏联为登月任务研制的氢氧发动机。它采用分级燃烧循环,真空推 力7.5 t,真空比冲461 s。发动机具有多次启动能力。 目前准备将该发动机用于新型的质子号M火箭的低温第4级上。并有资料报道,印度已 向俄罗斯购买了7台发动机,用作地球同步轨道卫星运载火箭(GSLV)的动力装置,计划于199 9年首飞。
  
   b) 60年代,前苏联研制了D-57发动机。这是一台高性能氢氧发动机。它采用分级燃烧循环 ,发动机真空推力40 t,真空比冲456 s。 该发动机原计划用作前苏联N-1登月火箭上面级发动机的备份方案。它已完成各种 地面试验。1969年~1972年,N-1火箭的4次飞行均失败,而美国已实现阿波罗计划, 抢先登上了月球,前苏联只得宣布取消登月计划。
  
   c) 鉴于N-1登月火箭失败的教训,前苏联于1974年开始研制能源号大型运载 火箭及它的两台大推力液体火箭发动机RD-170和RD-0120。
  
   RD-0120是大推力氢氧发动机,能源号火箭芯级采用4台RD-0120作为动力装置。每 台发动机的真空推力200 t,真空比冲455 s。它与美国航天飞机主发动机水平相当,在某 些材料、工艺方面,还超过了美国航天飞机主发动机。
  
   能源号火箭助推级采用4台RD-170液氧煤油发动机作动力装置。每台发动机的地面 推力达740 t,是目前世界上推力最大的液体火箭发动机。
  
   能源号火箭的近地轨道运载能力达105 t。1987年5月,进行了首次 飞行试验,获得成功。1988年11月,能源号火箭进行第2次飞行试验,将前苏联的暴风雪 号航天飞机送入轨道。
  
   前苏联解体后,由于政治、经济情况的变化,能源号火箭未再飞行。RD-170发动机 已用于天顶号火箭的一级;RD-0120发动机将用于俄罗斯新型运载火箭安加拉的二 级
楠宫萧vn 发表于 2013-12-4 21:06
毛子氢氧上面级技术还不错吧?说不上世界一流,超土鳖没问题。就是分级燃烧不符合世界潮流特立独行而已… ...
从资料上,俄国人确实不重视氢氧上面级。
红色俱乐部 发表于 2013-12-4 20:58
那就不太清楚,我说的这些也都是以前的资料,猎鹰9确实有不少打破传统的地方,比如捆绑方式等等。
看报 ...
梅林用的是TAB-TEB点火器
不存在点火次数的限制
低温发动机点火的难点在于发动机工况变化
callmeK 发表于 2013-12-4 18:36
没有听说火箭还带减速的
哪一级入轨 或者说达到第一宇宙速度
它之后的就是上面级
原来是入轨指的是达到第一宇宙速度啊   我一直以为指的是已经把卫星送到所需要的轨道了。。

我的物理知识也就是停留在高中水平的 印象中始终把卫星的轨道想象成正圆形

是不是可以这么理解的 入轨的时候也就是把卫星速度提升到自身可以维持轨道正圆而不下降   所以不需要再克服重力了   但是卫星的实际运行的轨道是个椭圆 而不是正圆   所以此时的第一宇宙速度还不够  所以需要上面级继续加速  推动火箭的轨道形成椭圆 ?

原来是入轨指的是达到第一宇宙速度啊   我一直以为指的是已经把卫星送到所需要的轨道了。。

我的物理 ...
入轨是指进入LEO(近地轨道,高度300公里到500公里左右,看情况)轨道。典型就是嫦娥三号这次三级火箭第一次关机后滑行的那四分之一圈,当时上面级和探测器就在LEO轨道上,然后火箭开机送入LTO(地月转移轨道)轨道。
通信卫星都运行在地球静止轨道(GEO),一般火箭会将卫星送入GTO轨道(地球同步轨道转移轨道),这也需要上面级火箭二次点火能力,先进入LEO滑行到预定位置后开机给予卫星合适的速度增量才能进入GTO轨道。
原来是入轨指的是达到第一宇宙速度啊   我一直以为指的是已经把卫星送到所需要的轨道了。。

我的物理 ...
这种转移轨道都是半个椭圆,在椭圆的顶点卫星靠自主动力进入圆形的地球静止轨道。
LiveLiub 发表于 2013-12-4 21:51
原来是入轨指的是达到第一宇宙速度啊   我一直以为指的是已经把卫星送到所需要的轨道了。。

我的物理 ...
典型的比如火箭的上面级发动机,其实跟卫星的高度是完全一样的,但是因为缺乏速度,跟卫星保持轨道不同,现在发动机本身大部分都会坠落地球。
红色俱乐部 发表于 2013-12-4 20:37
不能说载荷确定了起飞级的总推力就固定了,而且起飞总重量固定了之后那么起飞级总推力就固定了。
因为优 ...
感谢详细的解答  真的长见识了  学到不少东西

不过还是有一点不懂  你说高空级的主要任务不是抬高轨道高度 而是加速    问题是加速的效果不还是抬高了轨道高度了吗?   我对一般卫星轨道高度没什么具体的概念 不过貌似听说一般是近地点 几百公里  远地点几万公里  那么在近地点几百公里范围内加速导致而形成的轨道抬升  不还是要受到重力的很大影响了吗 ?毕竟 近地点的半径相对地球半径还是不算很大的  重力相对地面几乎没什么变化吧 ?

氢氧机高空看来点火是个难点啊  听你说的2个难点 感觉不是很复杂 但是想可靠的解决看来很不容易 否则毛子也不会屡次悲剧了。。不过既然氢氧机二次点火都能搞定  三次点火那又有什么难的了 ?跟二次点火条件有什么质的变化吗?