本人提出一些因火箭复用所产生的问题,请高手答疑

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/02 20:26:26
一、猎鹰的一级火箭复用,准备用垂直飞回的回收方式实现,如此简单的技术手段在前几十年中美苏航天技术大发展的时候,新技术,新概念层出不穷的时候,为什么一个也没去做?
二、火箭的第一级飞回并垂降落地需要消耗大量的燃料,这些燃料不能作为火箭运送载荷的助力,反而成了白白送上天,再落回地面的无用的“累赘”,对火箭的实际载荷能力的影响究竟有多大,有没有高手能计算出来?
三、如果一级回收复用确实能节约费用,那么这对于每年发射大量火箭的中美俄的航天部门来说,早就成了节约经费的最好方法了,为什么到现在为止,都对这件事毫无反应?
四、火箭一级本来做为一次性使用的产品在结构和耐久性上可以为了火简的整体性能而重量尽量做轻,做薄,强度做低,反正一次性飞完就可以了,只要火箭一级机体能扛住一级脱落前的一百多秒就行了,但现在要复用了,那火箭一级箭体要为了能够多次复用而增重就是必然的选择了,那么火箭又要为此增加了结构重量,降低了载荷,请高手算算又要降低多少运载能力?
五、回想一下,航天飞机可算是重复使用的第一种航天器了,当初设计就说这样重复使用可以降低成本,结果是反而比一次性使用的火箭成本高昂得多,这次猎鹰火箭的复用尝试是不是简化版的航天飞机的复用思想的体现呢?
六、一级火科发动机经过飞行后一定会有管路烧蚀,喷口内壁烧损等影响发动机寿命的问题,而发动机重复使用也会在发动机的可靠性上产生影响,如果为了提高可靠性就需要对发动机进行大量的检查和维护,这些投入会不会抵消掉节省的费用?
七、相对于一级火箭复用,研发在一级飞行阶段安装类似飞机发动机的冲压发动机,利用大气层氧气作为氧化剂的技术路线应该更用前途吧,至少飞机发动机技术可靠性已经很成熟了,飞回复用前也可以只剩下一点点的燃料就可以了,如果适当地调节进气口的方向,还可以利用空气动力进行减速兼产生推力,这个复杂的技术有实现的可能吗?
八、请火箭技术理论高手们都出来现身吧!一、猎鹰的一级火箭复用,准备用垂直飞回的回收方式实现,如此简单的技术手段在前几十年中美苏航天技术大发展的时候,新技术,新概念层出不穷的时候,为什么一个也没去做?
二、火箭的第一级飞回并垂降落地需要消耗大量的燃料,这些燃料不能作为火箭运送载荷的助力,反而成了白白送上天,再落回地面的无用的“累赘”,对火箭的实际载荷能力的影响究竟有多大,有没有高手能计算出来?
三、如果一级回收复用确实能节约费用,那么这对于每年发射大量火箭的中美俄的航天部门来说,早就成了节约经费的最好方法了,为什么到现在为止,都对这件事毫无反应?
四、火箭一级本来做为一次性使用的产品在结构和耐久性上可以为了火简的整体性能而重量尽量做轻,做薄,强度做低,反正一次性飞完就可以了,只要火箭一级机体能扛住一级脱落前的一百多秒就行了,但现在要复用了,那火箭一级箭体要为了能够多次复用而增重就是必然的选择了,那么火箭又要为此增加了结构重量,降低了载荷,请高手算算又要降低多少运载能力?
五、回想一下,航天飞机可算是重复使用的第一种航天器了,当初设计就说这样重复使用可以降低成本,结果是反而比一次性使用的火箭成本高昂得多,这次猎鹰火箭的复用尝试是不是简化版的航天飞机的复用思想的体现呢?
六、一级火科发动机经过飞行后一定会有管路烧蚀,喷口内壁烧损等影响发动机寿命的问题,而发动机重复使用也会在发动机的可靠性上产生影响,如果为了提高可靠性就需要对发动机进行大量的检查和维护,这些投入会不会抵消掉节省的费用?
七、相对于一级火箭复用,研发在一级飞行阶段安装类似飞机发动机的冲压发动机,利用大气层氧气作为氧化剂的技术路线应该更用前途吧,至少飞机发动机技术可靠性已经很成熟了,飞回复用前也可以只剩下一点点的燃料就可以了,如果适当地调节进气口的方向,还可以利用空气动力进行减速兼产生推力,这个复杂的技术有实现的可能吗?
八、请火箭技术理论高手们都出来现身吧!
开招唤高手大招,拒绝单机版论坛。
"如此简单的技术手段",{:soso_e120:}。
miaomiaomiao 发表于 2014-5-16 06:44
"如此简单的技术手段",。
火箭姿控伺服系统的能力能让火箭在各种大气作用下保持火箭姿态,而让火箭垂直降落所用的技术也只是这种技术另类的使用方式罢了,也就是火箭上的陀螺仪与伺服系统之间的正负反馈关系,当然这其中有计算机技术的重大作用,但是在六七十年代搞个专用于姿控回收的专用CPU芯片会很难吗?阿波罗登月也是垂直降落在月球上的。
第一点 这个技术 一直在做 早起有麦道在研究 搞出了 三角帆  但是最终失败了  近期 NASA也一直在研究 但取得突破小所以没引起注意 去年好像飞了四百多米 但是火箭很小


损失30% 是马斯克说的 猎鹰近地16吨以上的运力 损失30% 依旧满足大部分商业发射。  至于什么箭体强度 结构重量增加什么的。spacex 在这箭体方面的确独步天下。数据在那放着

另外 这个月还有一次发射  上次发射已经证明 返回的大部分技术都已经实现了  最后的就是精度了。

这个项目进展很快 等你在超大还没讨论出结果的时候 那边就又进行新实验。  

或许 这个月下旬的发射 以及蚱蜢的超音速测试后 我们能看到更多关于这方面的消息跟视频  到时候再讨论吧

虽然我对spacex 说的年内陆地回收感觉不靠谱 但还是看好这项技术前景




损失30% 是马斯克说的 猎鹰近地16吨以上的运力 损失30% 依旧满足大部分商业发射。  至于什么箭体强度 结构重量增加什么的。spacex 在这箭体方面的确独步天下。数据在那放着

另外 这个月还有一次发射  上次发射已经证明 返回的大部分技术都已经实现了  最后的就是精度了。

这个项目进展很快 等你在超大还没讨论出结果的时候 那边就又进行新实验。  

或许 这个月下旬的发射 以及蚱蜢的超音速测试后 我们能看到更多关于这方面的消息跟视频  到时候再讨论吧

虽然我对spacex 说的年内陆地回收感觉不靠谱 但还是看好这项技术前景


重复使用是有限重复使用,回来看看状况不错就继续用。要是维护成本超过新造一个,那就直接扔了不修了。航天飞机不一样,那是不计代价的维护。况且是载人的,要求不一样。
主要是回收发动机,箭体没多钱
主要是回收发动机,箭体没多钱
主要成本就是箭体,发动机占的成本不过30%,燃料在20%左右,箭体才是大头。
铝锂合金、轻质保温层,这可都不便宜……梅林发动机一台才十几万美元-_-|||
1、早期运力极其有限,还要用个使运力大减的方法去搞回收,不说还运个球了,连球都运不了。
而且这也一点不简单。
2、不同火箭不同载荷有不同情况,空对空的没法算。
3、复用能节省费用的前提是大量的发射任务。航天飞机就是基于这个理论的尝试。结果大家也见了,不论航天飞机本身怎样,其立足的前提是不存在的。
4、猎鹰的情况没有公开,光是伞和伞舱还好,但其目标是要用支架的,而支架的最终数据厂家现在也不能确定。至于箭体其他部位,猎鹰的性能就靠极低的自重作保证,要真倒处增重,这火箭就不要用了。
5、这就是各方并不着急跟进的原因。
6、如果预计的支出过低,那么加上性能下降,抵消掉节省的费用是很正常的事。
7、人类对复用的航天飞行器有很多的设想和方案,但走哪条路要看具体情况。而且现有的空射火箭的载机就相当于第一级。
yzwancd 发表于 2014-5-16 07:12
火箭姿控伺服系统的能力能让火箭在各种大气作用下保持火箭姿态,而让火箭垂直降落所用的技术也只是这种技 ...
月球上有风吗?而且当时是要人操控的。
一、有如此多的高手现身说法,令人高兴!
二、为什么没有听到国内航天系统的总师级别人物对于这种回收火箭的技术前景发表看法,是不是国内对这个新的技术发展方向不够重视?
三、中国什么时候可以允许民间公司搞些航天技术探索性尝试,有些东西国家不做,让民间来试反而能轻装上阵,能为较为航天技术中激进的前沿性探索活动减少一些不必要的责难。
四、民间公司的经营方式可以用国家无偿或有偿(像征性)技术转让和专项技术经费支持来保障公司正常运行,把一些探空项目,大气研究项目,以及将来的空间站货运任务都可以交给这些公司,可以让一些退休的工程师去这些公司搭建班子,让一些思想激进但无法在国家层面得到支持的技术人材去这些公司进行探索性的工作,也可以保住这些人材,防止其被国外挖过去。
五、国家工程既达到了集中力量做大事的社会主义的优越性,但也造成了其它项目的冷淡、停滞,需要国家对各种具有技术发展可能前景的技术的持续有效的投入来保持在国际上不掉队,这也需要国家建立一些冷门技术的保护制度,这也是最重要的一件事性,有些技术常常是因为在处于冷门状态时得不到足够的重视而落后的!
航天飞机的成本很高吗?
现在EELV 一发多少钱?
航天飞机的经济性差又不是指它贵
楠宫萧vn 发表于 2014-5-16 11:36
主要成本就是箭体,发动机占的成本不过30%,燃料在20%左右,箭体才是大头。
铝锂合金、轻质保温层,这 ...
马斯克 说燃料成本 占猎鹰火箭成本的0.3%   
航天飞机的成本很高吗?
现在EELV 一发多少钱?
航天飞机的经济性差又不是指它贵
比起美帝自家的当然不算贵,关键是NASA当初是想用航天飞机玩商业发射的……订单都接了……
楠宫萧vn 发表于 2014-5-16 18:58
比起美帝自家的当然不算贵,关键是NASA当初是想用航天飞机玩商业发射的……订单都接了……

一次至少两发重型卫星妥妥的
不过航天飞机设计太过复杂了
服役太短
但是在六七十年代搞个专用于姿控回收的专用CPU芯片会很难吗-------------------难到爆。造个平台式的陀螺仪,就是老大一个。现在激光陀螺仪才手掌大小。
1. 电子仪器上, 实时返馈及智能系统使用也好像是近十多年的事. 记忆中阿波罗时代调姿态是用RCS, 现在能的都靠主发动机.

阿波罗时代
375px-LM_RCS.jpg

09年科技
masten.jpg

想像一下, 箭体是一根垂直半空的筷子, 下方用食指(主发动机)顶著. 过往靠另一手的四根手指(RCS)夹著筷子的上方来维持, 这个方法理论是很简单. 可是实行起来很复杂, RCS上每个方向的推进器都是成了核心组件, 不要说回收, 就发射前的工作也不容易.

现在都是靠玩重心, 主发动机的gimbal, 矢量喷射, ... 就像用一根指头顶著筷子, 系统简单化, 可是对精度反应要求很高.

二、不用算, spacex自己发佈是损失30%运力, 然后他们又拉长推进剂箱补回来. 关键技术是铝鋰合金, 摩擦焊接, 及新一代的结构设计概念.

三、 大家都在忙手头上的项目, 总不成取消长五, 转而开发再用火箭的. 而且航天部门很多时都著眼深空能力的火箭.

四、 不是"脱落前的一百多秒", 而是升空过程中最高压那十多秒. 就是"一百多秒"来说, 对静态结构也谈不上耐久性.

五、 这....航天飞机和猎鹰9号, 其管理/生产/维修模式, 两者设计方案, 及年代技术都没有可比性.  猎鹰9号是已经是在盈利的项目, 就是回收技术开发不成功, 它还是盈利项目. 这注定spacex的回收技术开发项目有很大的失败空间, 失败久了自然有机会成功, 这和天天冒著被砍预算的公营机构发展不同.

六、发动机重復使用可靠性的问题, 在地面试车就知道个大概, 默林发动机玩到今天spacex应该已经有海量的数据.  若是musk对自己的钱不负责也是他自己的事.

个人推测, 默林也许能再用二至五次左右. 真正能反覆再用也许要等到猛禽.

七、
A)这不就是火箭要多带一套发动机?!?!?! 多开发一套发动机? 每次发射也要多测试一套发动机?!?!?!

B) 一级分离后在接近真空下如何减速? 1)不用(动力)减速, 高速再入是会散架的. 2)到发动机能用的时候火箭都飘到大西洋中间了.

C) 飞回来怎可能只用一点点的燃料, 火箭又没有翼怎样"飞"回来?

八、别动不动叫高手回贴的, 我不是高手就不能回了?



大家不必把"降低成本"看得太重要. spacex的收费已经很平, 现阶段对他们来说降低成本没有多大的用处, 他们的问题是发射率不够约制了市场佔有率. 火箭生产跟不上, 可是加大生产綫又会加大风险及管理问题. 这样一来, 火箭再用就是未能有效降低成本, 只要能提高发射率就已经很理想.
鬼眼老三 发表于 2014-5-17 01:27
1. 电子仪器上, 实时返馈及智能系统使用也好像是近十多年的事. 记忆中阿波罗时代调姿态是用RCS, 现在能的都 ...
对于要高手回复这句话的本意是希望大家一起讨论讨论,当然这其中有可能出现大高手,所以就希望大高手能详细点的说说,所以强调了高手两字,你回复得这么好,已经是不折不扣的高手了,我很佩服,因为本人只是机电一体化专业,不是航天航空专业的,我对这块有兴趣却非我所长啊!
鬼眼老三 发表于 2014-5-17 01:27
现在都是靠玩重心, 主发动机的gimbal, 矢量喷射, ... 就像用一根指头顶著筷子, 系统简单化, 可是对精度反应要求很高.
————————————————————————————————————————————————————————————————————————
美国的睡神号有这技术才刚刚在地面上试验,中国的都用这项技术“嫦娥落月”了,是不是说明中国在这项技术上已经领先了?

yzwancd 发表于 2014-5-17 13:00
鬼眼老三 发表于 2014-5-17 01:27
现在都是靠玩重心, 主发动机的gimbal, 矢量喷射, ... 就像用一根指头顶 ...


诺格的登月器挑战赛早就结束了。

参赛都是默默无闻的小公司。

睡神就是那次挑战赛的得主在搞。

不知道算不算重复建设。
yzwancd 发表于 2014-5-17 13:00
鬼眼老三 发表于 2014-5-17 01:27
现在都是靠玩重心, 主发动机的gimbal, 矢量喷射, ... 就像用一根指头顶 ...


诺格的登月器挑战赛早就结束了。

参赛都是默默无闻的小公司。

睡神就是那次挑战赛的得主在搞。

不知道算不算重复建设。
鬼眼老三 发表于 2014-5-17 01:27
现在都是靠玩重心, 主发动机的gimbal, 矢量喷射, ... 就像用一根指头顶 ...
嫦娥三不是阿波罗年代的技术? 前后左右都是喷管了。 对不起, 兔子的报导吹牛的多, 很少闲情去看。
诺格的登月器挑战赛早就结束了。

参赛都是默默无闻的小公司。

登月器挑战赛只能降落在平整的地形, 睡神是为降落到复杂地形区域而研究。
第一,垂直飞回涉及到空气动力和飞行控制的许多复杂问题,可不是什么简单的技术;冷战时期,大国军方都很有钱,省钱不是他们需要重点考量的事情;、
第二,火箭的第一级飞回并垂降落地并不需要消耗大量的燃料,通过合适的飞行控制设计,箭体减速主要是靠空气阻力,发动机只需要控制姿态就可以;第一级的额外燃料并不需要送入轨道,所以对整体运载能力的影响不像你想的那么大
第三,中美俄的航天部门都是官办机构,对官办机构来说,一味的省钱是拿自己的前途穷开心,越省钱预算就越少,长此以往,怎么得了?
第四,为了确保安全,箭体强度的设计都放了很大的余量,设计成刚好只能用一次的火箭,是没有谁敢用的。
第五,航天飞机是整体复用,太过超前,步子太快就扯着蛋了,猎鹰只是部分复用,就要靠谱的多。
第六,难道你不知道一次性火箭发动机都被设计成能工作远远大于实际工作时间的么?yf100的500秒长试车时干嘛的?F-1发动机有几台实际运行了5000多秒呢。一次飞行后,就“一定会有管路烧蚀,喷口内壁烧损”的发动机,根本就不能通过定型。
第七,冲压发动机是地道的多余重量,对发射升空毫无用处,为啥要装?还适当调节进气口方向,嫌机构不够复杂故障点不够多么?最重要的是,返回低空的时候,火箭速度远低于音速,这冲压发动机怎么点火呢?

楼主航天科普的东西看了不少,但是对航天工程实践方面知之甚少,需要加强。
补充一下, 第一级分离后需要两次点火. 第一次点火要把第一级停止水平移动及倒入着陆点的轨道(应该在发射台附近), 第二次是着地前一刻点火来个软着陆, 不是只需要控制姿态就可以. 看来Musk希望鹰9打那个偏角都能回收.

第一级分离后没有了第二级及以上的载重, 大部份的推进剂都在升空的过程中烧完了, 其自身重量的确很轻.

小弟曾经做过模拟, 也参考过真正高手的模拟. 我的见解是视乎第一级跌入40公里所能承受的速度, 和低空的终速, 预留30t推进剂是足够返回发射场.



国内有关注,但还在观望SpaceX的实际表现。
《可重复使用运载火箭探究及我国同类火箭发展》--中国航天报
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n220/c415568/content.html

“中国工程院院士、火箭专家龙乐豪在谈及中国可重复使用火箭发展时告诉记者:“可重复使用火箭对于我国未来航天发展具有重要意义。它可以为我国航天争取未来更为广阔的发射市场作支撑。”面对可重复使用火箭研制所需要应对的技术难题,龙乐豪也坦言,目前我国火箭可重复使用技术仍然只是处于探索阶段,尚未实现工程应用。倘若国家高度重视,在3~5年内可实现工程应用。同时,我国的火箭可重复使用技术研究或将建立在垂直升降技术基础上。”

国内有关注,但还在观望SpaceX的实际表现。
《可重复使用运载火箭探究及我国同类火箭发展》--中国航天报
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n220/c415568/content.html

“中国工程院院士、火箭专家龙乐豪在谈及中国可重复使用火箭发展时告诉记者:“可重复使用火箭对于我国未来航天发展具有重要意义。它可以为我国航天争取未来更为广阔的发射市场作支撑。”面对可重复使用火箭研制所需要应对的技术难题,龙乐豪也坦言,目前我国火箭可重复使用技术仍然只是处于探索阶段,尚未实现工程应用。倘若国家高度重视,在3~5年内可实现工程应用。同时,我国的火箭可重复使用技术研究或将建立在垂直升降技术基础上。”