谈谈火箭回收的劣势

要想降低成本，唯有量产。

wujingping 发表于 2014-12-19 22:03
要想降低成本，唯有量产。
标准正路     

base_back 发表于 2014-12-19 22:05
标准正路

问题是怎么量产？
潜力最大的，太空游。
现在已经有个干私人银行的中国人掏10万美刀在太空游6分钟了（全程一小时多）。

其次，低轨道通讯卫星（音频通话、视频聊天、随时随地无线上网等）。
如铱星计划（仅音频通话）。貌似铱星二代要80颗卫星，寿命10-15年，马上要射了。要是全球共发7座（美欧俄中印，再加上两个不确定的）这东西，那要约600颗卫星150余枚火箭（一箭四星甚至六星，当年的CZ-2C都可以一箭两星），若分3年完成，那等于一年50枚火箭。要是各个国家都拿自己的火箭打（很有可能是这个情况），那各国每年增加七八来枚火箭就行了。坏一点的情况是美欧中三家做成自己的星座，者只需要约250颗卫星就行了。而且，从第一次部署到第二次部署至少有5年左右的空档期，可见卫星长寿命对火箭来说不是好事啊。只有更坏的情况是，低轨道通讯卫星通讯费用不能降低到普通居民接受的水平，和铱星一代一样破产。

再次，太空武器。
它能提供的发射次数恐怕很有限啊。


最后，太空加油站、太空修理站。
这种技术加长了卫星寿命，也减小了发射次数。显然，火箭发射的卫星制造的都不愿看到这样。如果这样，火箭发射费用很可能会提高。



上面是我总结的四种大幅度加大发射量的想法。
除了太空游的经济因素是由火箭发射费决定外，其它都和卫星设计制造商有密切关系，发火箭的不如造卫星的。看来加大产量还的靠太空游，这里除了经济因素还有一个不确定的人心。

北朔 发表于 2014-12-20 03:56
问题是怎么量产？
潜力最大的，太空游。
现在已经有个干私人银行的中国人掏10万美刀在太空游6分钟了 ...
这是重点，现在全球那个发射量，什么火箭都不用说大量生产，航天远远没有商业化，也正因为高风险航天难以商业化

base_back 发表于 2014-12-20 17:32
这是重点，现在全球那个发射量，什么火箭都不用说大量生产，航天远远没有商业化，也正因为高风险航天难以 ...
你说如果去太空和做飞机从上海取旧金山差不多，太空会怎么样？

北朔 发表于 2014-12-20 17:44
你说如果去太空和做飞机从上海取旧金山差不多，太空会怎么样？
主要还是价格和安全性的制约，如果真那么容易，航天将会是超大规模产业

现在的火箭比冲，去搞什么火箭回收，完全是缘木求鱼。
航天飞机是回收做的最好的了，固推，主发动机，轨道器都是重复使用的，依然成本高昂。

北朔 发表于 2014-12-20 17:44
你说如果去太空和做飞机从上海取旧金山差不多，太空会怎么样？
说到这里你已经很接近答案了

其实真正靠谱的还是几十年前就设想的空天飞机，或者说用超燃冲压发动机的高超音速飞行器

不需要整个都入轨，那其实就是走了航天飞机死重大的老路

用重复使用且能够利用空气作为氧化剂的大型高超音速平台来代替火箭的第一级，在高空发射载荷和上面级，才是太空电梯和反重力装置这些未来科技出现之前，人类能够做到的最廉价最高效而且最可靠的太空发射方式

而且，不作为太空发射平台的时候，无论是作为跨洲客机，还是战略轰炸机，都有极大的应用空间

H7N9 发表于 2014-12-20 22:30
说到这里你已经很接近答案了

其实真正靠谱的还是几十年前就设想的空天飞机，或者说用超燃冲压发动机的 ...
结构复杂、材料寿命短、维护成本高

chaodaibing 发表于 2014-12-20 20:01
现在的火箭比冲，去搞什么火箭回收，完全是缘木求鱼。
航天飞机是回收做的最好的了，固推，主发动机，轨道 ...
航天飞机设想的高发射率终其一生都没实现- -

Spica 发表于 2014-12-21 00:25
航天飞机设想的高发射率终其一生都没实现- -
足够高了，最高1年打九发啊

其实我认为最应该先伞降落，快接地后抛伞再火箭反推降落。或者像航天飞机固推那样伞降到海里回收，只不过降落伞采用美帝空军C-17采用的“惊叫者”那样惯性导航和GPS可控机动定点伞降回收是最可靠的，可以节约大量不必要的经费，不知道美帝航天部那帮笨蛋想求教美帝空军没有。

赞成你的观点

我支持垂直起飞水平降落。现阶段消费比最高的方案。但是发动机寿命和隔热瓦寿命要好好解决，机体寿命应该已经问题不大。人货两运，载人3～11人，无人货运LEO8t左右，满足大部分低轨任务即可。高轨还是让火箭搞吧。这样算入轨重量20t，起飞重量1000t～1200t，一级煤油二级氢氧，平均单程价格低于长7。

是不是有点理想化了……

风不悲 发表于 2014-12-21 18:18
我支持垂直起飞水平降落。现阶段消费比最高的方案。但是发动机寿命和隔热瓦寿命要好好解决，机体寿命应该已 ...
效费比最高还要数SpaceX的玩法，直接回收量产型火箭，硬件改动最少。
否则研发、模具、生产线成本这个大头提高后很难摊平。

wangyuewo56 发表于 2014-12-21 11:29
其实我认为最应该先伞降落，快接地后抛伞再火箭反推降落。或者像航天飞机固推那样伞降到海里回收，只不过降 ...
先伞降是不行的，1级再入的速度都太高，气动力在达到开伞速度前就会摧毁火箭

不算理想吧，611那个第二代天地往返运输系统近地轨道可以达7吨，起飞重量才484吨。

风不悲 发表于 2014-12-21 18:18
我支持垂直起飞水平降落。现阶段消费比最高的方案。但是发动机寿命和隔热瓦寿命要好好解决，机体寿命应该已 ...

不算理想吧，611那个第二代天地往返运输系统近地轨道可以达7吨，起飞重量才484吨。

这个太假了，35t入轨，起飞重量不到500t。除非是氢氧起飞级或者吸气火箭发动机。

北朔 发表于 2014-12-21 20:10
不算理想吧，611那个第二代天地往返运输系统近地轨道可以达7吨，起飞重量才484吨。

这个太假了，35t入轨，起飞重量不到500t。除非是氢氧起飞级或者吸气火箭发动机。

效费比最高还要数SpaceX的玩法，直接回收量产型火箭，硬件改动最少。
否则研发、模具、生产线成本这个大 ...
二级氢氧机没法回收的。

acoustics 发表于 2014-12-21 00:21
结构复杂、材料寿命短、维护成本高
So what？

喷气机出现的时候也完全符合这些描述

确实，助推级发动机按YF-100算，取比冲306秒（3000m/s），为入轨级提供4031m/s的速度增量。入轨级用YF-100取比冲336.7秒（3300m/s），最后速度才6546m/s，入不了归。

入轨级用YF-77氢氧机做发动机比冲取438.8秒（4300m/s）（YF-77用在长9的高空版，比冲设在439秒，是不是高了点？），我算的有效载荷有2.5吨（达到7.9km/s），YF-77提高到449秒（4400m/s）,有3.1吨。

这只是算的入轨级头部指向（发动机喷口反方向）的速度，维持轨道的切线方向速度还没算，也不知道具体轨道，没法算环绕速度。

用长5系列的发动机看来7吨是不可能了，除非干质比提高。

风不悲 发表于 2014-12-21 20:26
这个太假了，35t入轨，起飞重量不到500t。除非是氢氧起飞级或者吸气火箭发动机。

确实，助推级发动机按YF-100算，取比冲306秒（3000m/s），为入轨级提供4031m/s的速度增量。入轨级用YF-100取比冲336.7秒（3300m/s），最后速度才6546m/s，入不了归。

入轨级用YF-77氢氧机做发动机比冲取438.8秒（4300m/s）（YF-77用在长9的高空版，比冲设在439秒，是不是高了点？），我算的有效载荷有2.5吨（达到7.9km/s），YF-77提高到449秒（4400m/s）,有3.1吨。

这只是算的入轨级头部指向（发动机喷口反方向）的速度，维持轨道的切线方向速度还没算，也不知道具体轨道，没法算环绕速度。

用长5系列的发动机看来7吨是不可能了，除非干质比提高。

cjdam2003_ 发表于 2014-12-21 19:57
先伞降是不行的，1级再入的速度都太高，气动力在达到开伞速度前就会摧毁火箭
先反推减速再伞降呗，就像航天飞机的助推火箭那样

北朔 发表于 2014-12-21 22:07
确实，助推级发动机按YF-100算，取比冲3000m/s，为入轨级提供4031m/s的速度增量。入轨级用YF-100取比冲 ...
这比冲简直惊悚啊, 就算是所有科技都点到航天上的小绿人也没这种发动机啊...

windrarara 发表于 2014-12-21 22:51
这比冲简直惊悚啊, 就算是所有科技都点到航天上的小绿人也没这种发动机啊...
你把带比冲俩字的数都除以9.8就是你平常看的秒了。
YF-100取的比冲3000m/s就大约是306秒。
YF-77取的比冲4300m/s就大约是440秒。
我把这些秒重新编辑上去吧。

So what？

喷气机出现的时候也完全符合这些描述
参考超音速轰炸机，费用已经吃不消了，至今都收拾不住。

本来航天技术就是投入成本高效益低的技术，使个大劲放个小屁的事，这也是大部分国家不愿玩这个方面的原因，例如在日本就有许多老百姓嚷嚷着要把这些钱省下来用来改善民生。

acoustics 发表于 2014-12-22 02:04
参考超音速轰炸机，费用已经吃不消了，至今都收拾不住。
超音速轰炸机主要是已经没法靠超音速突防，导致效费比反而不如亚音速轰炸机

协和客机虽然确实贵，但是一直盈利运行到200x年，也没有超音速的设计导致的可靠性问题

其实我觉得航天发射回收的最大难点是再入速度太高，无论用反推减速还是气动减速都需要付出很大额外重量的代价

三哥的大固推当第一级的概念其实可以借鉴——第一级（可以是液体的）早一点分离，降低回收难度

acoustics 发表于 2014-12-22 02:04
参考超音速轰炸机，费用已经吃不消了，至今都收拾不住。
另外，为什么我认为超燃冲压的飞机做第一级可行，因为相比火箭发动机，冲压发动机可以说是非常简单可靠的

火箭发动机不经过严格检修就复用简直是赌命，而冲压发动机理论上就一带喷油口的管子

飞机的机身反复起降的可靠性，也应该比火箭那种易拉罐还直上直下折腾要好

飞机的机身和机翼本来就比易拉罐麻烦很多，而且超燃冲压发动机的飞机整个机身都要防热设计，相当于航天飞机。

超燃冲压发动机本身跟亚燃冲压发动机差别更大，一点也不简单。而且20km 4马赫以下不能启动，工作的高度和速度范围窄，有效的速度增量小。

如果用亚燃冲压发动机从5km 1马赫工作到30km 4马赫飞出稠密大气层还可以考虑一下。这样能抵消掉常规火箭在整个大气层部分的气动阻力损失和重力损失总共1km/s以上的dv.

然后用飞机自带的火箭发动机加速到10马赫，回收的时候反推到8马赫再进大气层。这样对防热的要求类似X-15还不算太麻烦。

H7N9 发表于 2014-12-22 10:42
另外，为什么我认为超燃冲压的飞机做第一级可行，因为相比火箭发动机，冲压发动机可以说是非常简单可靠的 ...

飞机的机身和机翼本来就比易拉罐麻烦很多，而且超燃冲压发动机的飞机整个机身都要防热设计，相当于航天飞机。

超燃冲压发动机本身跟亚燃冲压发动机差别更大，一点也不简单。而且20km 4马赫以下不能启动，工作的高度和速度范围窄，有效的速度增量小。

如果用亚燃冲压发动机从5km 1马赫工作到30km 4马赫飞出稠密大气层还可以考虑一下。这样能抵消掉常规火箭在整个大气层部分的气动阻力损失和重力损失总共1km/s以上的dv.

然后用飞机自带的火箭发动机加速到10马赫，回收的时候反推到8马赫再进大气层。这样对防热的要求类似X-15还不算太麻烦。

我设想的不是十几马赫那种，而是最高速就7、8马赫的

acoustics 发表于 2014-12-22 13:26
飞机的机身和机翼本来就比易拉罐麻烦很多，而且超燃冲压发动机的飞机整个机身都要防热设计，相当于航天 ...

我设想的不是十几马赫那种，而是最高速就7、8马赫的

有论文按照比冲和干质比算出来理论上8马赫分离最有效率，但现实中这个级别的超燃照样不好搞。

耗费巨资使用特殊材料的X-43最高速度9马赫、X-51设计目标7马赫最后只飞到5.5马赫。
50年代的X-7用山寨厂Marquardt造的铁皮烟筒亚燃冲压照样能飞到4.31马赫（后来该发动机用于波马克和D-21）（后来这个事还变成了钓鱼帖）。

这性价比完全不在同一个数量级

考虑到X-43的助推分离速度接近7马赫、X-51的助推分离速度接近5马赫，而X-7的助推分离速度约1.5马赫，超燃冲压连速度增量都跑不赢。

H7N9 发表于 2014-12-22 16:09
我设想的不是十几马赫那种，而是最高速就7、8马赫的

有论文按照比冲和干质比算出来理论上8马赫分离最有效率，但现实中这个级别的超燃照样不好搞。

耗费巨资使用特殊材料的X-43最高速度9马赫、X-51设计目标7马赫最后只飞到5.5马赫。
50年代的X-7用山寨厂Marquardt造的铁皮烟筒亚燃冲压照样能飞到4.31马赫（后来该发动机用于波马克和D-21）（后来这个事还变成了钓鱼帖）。

这性价比完全不在同一个数量级

考虑到X-43的助推分离速度接近7马赫、X-51的助推分离速度接近5马赫，而X-7的助推分离速度约1.5马赫，超燃冲压连速度增量都跑不赢。

H7N9 发表于 2014-12-22 16:09
我设想的不是十几马赫那种，而是最高速就7、8马赫的
X-7的介绍，相对于X-51价格便宜量又足（甚至有效速度增量更高）的东西

维基版
http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_X-7
The Lockheed X-7 (dubbed the "Flying Stove Pipe") was an American unmanned test bed of the 1950s for ramjet engines and missile guidance technology.

The X-7 was carried aloft by a B-29 or B-50 Superfortress carrier aircraft. A booster rocket ignited after launch and propelled the vehicle to a speed of 1,000 mph (1,625 km/h). The booster was then jettisoned, and the underslung ramjet took over from that point. The X-7 eventually returned to Earth, its descent slowed by parachute. A maximum speed of 2,881 mph (4640 km/h / Mach 4.31) was attained, setting a record for fastest air-breathing aircraft at the time. A total of 130 X-7 flights were conducted from April 1951 to July 1960.

度娘版
http://baike.baidu.com/link?url= ... 2xGnb8mhOFT9dIQkqy_
翠鸟（Kingfisher）是美国空军X-7验证机的靶机型号。其研发与后者于1946年12月同期展开，此时美国空军要求采用冲压发动机的无人验证机加速到3马赫。在MX-883计划之下，洛克希德公司设计了L-151型，起初定名为PTV-A-1，但后来于1951年重定名为X-7。1951年4月X-7的第一次试飞失败了，但在随后的年份中，X-7成功地测试了许多不同的冲压发动机。X-7由B-29或B-50载机由空中投放，然后启动其安装在尾部的可抛弃固体火箭推进器加速到冲压发动机的启动速度。X-7的与众不同之处在于其回收方式。多级降落伞系统将无人机减速到机头向下垂直下降状态。然后无人机直接用机鼻接触沙地表面，避免对其他框架部分的损伤。

钓鱼版
http://lt.cjdby.net/thread-1385186-1-1.html

有这样一个自称是“大国”的国家！
在这个国家，有一个地处西南的民营企业研制并生产了一种高性能无人靶机“翠鸟”，提供给军方用于测试地空导弹。
军方本身很满意，可很快就发现，该国的地空导弹性能太糟糕，根本拦截不住靶机。该国用自产的最先进的某型地空导弹进行了近10次拦截，全都没能阻止靶机的突防！
怎么办？！
稍有常识、稍有良心的人都会知道，这是一个契机，这正是整肃防空导弹工业的最佳契机，要以这种靶机为突破口——
可在该大国，该大国的人们是怎么做的？
防空导弹的厂商找到采购决策者：
“你们的靶机在断我们的活路！叫我们还怎么给咱们的小弟搞出口！”
地空导弹部队负责人找到采购决策者：
“你们的靶机太过分了！这是在丢军队的脸！”
天下奇闻！导弹拦截不住靶机，原来是靶机的过错！
然而地空导弹厂商的关系网很硬，尤其是在军队之中依靠潜规则找到了大量的阴谋家，他们在宴会上、在电话中密谋着，一心想要“一劳永逸地”结束这场危机：
撤装“翠鸟”！
听到风声，刚刚还在欢庆自己微薄胜利的民营企业大吃一惊：产品没什么问题，生产线都已经铺设，凭什么下马？它竭力地为自己的产品质量辩护，可得到的回复却是这样一句：
“就是因为质量高，所以才不能列装！”
在关系重大的国防用品的采购问题上，质量高反而成了罪过，这真是滑天下之大稽！
这是一种怎样扭曲黑暗腐败的体制！
没有民主的决策、讨论、研究，只有阴暗的潜规则！ 无耻！无耻！无耻！
民营企业的微弱绝望的挣扎，终究没能撼动军方和生产大头之间的秘密协定。在制造了60架，服役仅仅3年之后，“蜂鸟”就下马了，取而代之的是一种速度略略超过音速，没什么机动性的降级产品，而当年因为完全无法拦截靶机而造成事端的某型防空导弹，竟然还在靶机下马之后继续服役了15年！
15年！倘若在这15年间敌人的轰炸机前来侵犯，那么后果会如何？当该大国的军人和厂商们畅谈于酒桌之上时，他们有没有想过这一点？！
心灰意冷的民营企业和另一公司合并，自此再不为军方制造靶机。一家靶机技术上冉冉升起的新星就这样陨落了。
如果这个企业自此得到支持，把靶机坚持地做下去，无论对靶机工业还是导弹工业将会有多么大的提高？！当该大国的军人和厂商们畅谈于酒桌之上时，他们有没有想过这一点？！
这是一段历史，可这也是现实。这不仅仅是“翠鸟”的悲剧，而是该大国在现行体制之下整个工业系统的悲剧。涉及其中的每个人都必须为此付出责任。即使法庭不会审判他们，他们的良心也会审判他们！而倘若这个自诩的大国不能正视自己的体制，那么结局就只有自己毁掉自己的军事工业一途。
这是残酷的，不过这也是事实，而事实往往正是残酷的。

H7N9 发表于 2014-12-22 16:09
我设想的不是十几马赫那种，而是最高速就7、8马赫的
http://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_X-7


The Lockheed X-7 (dubbed the "Flying Stove Pipe") was an American unmanned test bed of the 1950s for ramjet engines and missile guidance technology.

The X-7 was carried aloft by a B-29 or B-50 Superfortress carrier aircraft. A booster rocket ignited after launch and propelled the vehicle to a speed of 1,000 mph (1,625 km/h). The booster was then jettisoned, and the underslung ramjet took over from that point. The X-7 eventually returned to Earth, its descent slowed by parachute. A maximum speed of 2,881 mph (4640 km/h / Mach 4.31) was attained, setting a record for fastest air-breathing aircraft at the time. A total of 130 X-7 flights were conducted from April 1951 to July 1960.

其实有专门的论文分析过这个问题，可回收到底能节约多少钱……

纸飞机 发表于 2014-12-22 21:19
其实有专门的论文分析过这个问题，可回收到底能节约多少钱……
哪种模式的回收，按多少产量算？

acoustics 发表于 2014-12-22 21:04
有论文按照比冲和干质比算出来理论上8马赫分离最有效率，但现实中这个级别的超燃照样不好搞。

耗费 ...
设想中的高超音速飞机是类似J-58那样，一台发动机通过变循环实现从涡轮到亚燃冲压到超燃冲压的无缝过渡

如果要同时装多种发动机或者需要火箭助推，就没啥意思了

F9火箭2014年9月发射的亚洲六号，亚洲卫星公司自己公布的发射费用是5200万美元。军事载荷和特殊要求载荷费用会涨，商业客户发射费用都在5000万-6000之间，总的来说SPACEX的低报价并没有吹牛。
至于回收值不值得，要看大方向。搞一次性火箭，无论怎样想方设法节约成本，用一次就扔的前提下，未来的极限成本是看得见的，比如30年后下降到50%，但是不可能是10%。反之，搞重复回收火箭，如果能重复使用10次不用大修，成本就能下降50%，重复100次，80%，重复1000次，95%，和飞机就差不多了。不是说一定能实现，但是想象空间在那里，价值在那里，值得试一下。这也是马斯克一贯的思路，先看目标值不值得，再看能不能做到，而不是反过来。

设想中的高超音速飞机是类似J-58那样，一台发动机通过变循环实现从涡轮到亚燃冲压到超燃冲压的无缝过渡
...
SABER的吸气模式最高到5M，然后转成火箭
做一级还不错，做单级入轨步子太大了

acoustics 发表于 2014-12-23 13:12
SABER的吸气模式最高到5M，然后转成火箭
做一级还不错，做单级入轨步子太大了
你仔细看我前面的帖子，我其实从来没说过单级入轨