现在看来很有必要简单说说火箭设计和回收方案选择的关系

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 22:18:24
看到有人说什么只有spacex的方案才最靠谱,而中国的一级伞降和ULA的发动机伞降不靠谱,我只能呵呵

首先你凭什么说中国的和ULA的就不靠谱?你做过测试,做过论证?还是就靠你的想象?

既然人家拿出方案,就说明人家最起码是做过论证的,呵呵有的人真是有点太自大了,不要让你的质疑成为习惯

那么我就来说说火箭回收和火箭设计的关系

F9FT:采用一级动力着陆回收,好处是可靠性高,但坏处是严重损失运力,至于为什么F9FT会才有这样的回收方式,这和火箭设计有很大关系,首先F9火箭采用了二级煤油设计,而且没有助推器,一级燃烧时间162秒,而虽然FT推重比增加但也不过是1.3,加上燃烧时间减少将近20秒,所以和1.1一样的一级分离高度应该在40-60公里,速度大约2KM/S只不过FT会比1.1速度快一点,所这就决定了FT火箭采用火箭反推方式着陆,因为分离高度低,速度低,这样给回收减速降低了难度

ULA 火神:采用只回收发动机的方案,好处是只会轻微影响运力(几百公斤而已),坏处是复杂度高,不能回收更多部分会造成经济浪费,不过这种方案依然是设计决定的,首先火神火箭采用的5.X米直径大大型天然气芯级,采用两个高比冲BE-4发动机(一个至少900万美元,不过我个人认为这个价格已经很便宜了),一级工作时间高达250多秒,一级分离时速度能达到将近4-5KM/S,而高度更是达到150KM,这还没算上带固推的构型,带固推的一级分离高度能达到180KM,这种高度和速度对火箭减速再入都是巨大考验,而且需要消耗比F9FT多得多的燃料,所以如果采用FT的方案,会比FT火箭运力损失严重的多,那既然采用伞降为什么不连芯级也一起回收?很简单,因为速度太快,高度太高,再入速度会非常恐怖,难度逆天,所以这种情况下只回收发动机是最优方案

中国伞降一级:首先中国长征火箭由于采用老设计,性能也不突出,一级分离高度很低40-50KM,速度也不快2KM/s,这样一级再入控制难度大大减小,其次我们火箭改动空间不大,所以腾出地方加个降落伞是最容易实现的,改动最小的,而且优点是这样只会对火箭的运力造成轻微影响,说白了对于这种老火箭回收,只能靠路最容易的,而为了回收大幅改动老火箭是得不偿失的,至于什么落地缓冲问题,我只想说你都能想到的问题科研人员想不到?拭目以待好了

所以就是这个道理,火箭的初衷是运载工具,在满足这个条件的前提下,再考虑别的东西,所以个家都拿出了自己的方案,F9FT为了降低运力损失提高了干质比(但依然有可观的运力损失,不过还是满足了火箭运力区间),火神只回收发动机,中国也是考虑现有条件拿出了伞降方案(研究不一定就这一种)

看到有人说什么只有spacex的方案才最靠谱,而中国的一级伞降和ULA的发动机伞降不靠谱,我只能呵呵

首先你凭什么说中国的和ULA的就不靠谱?你做过测试,做过论证?还是就靠你的想象?

既然人家拿出方案,就说明人家最起码是做过论证的,呵呵有的人真是有点太自大了,不要让你的质疑成为习惯

那么我就来说说火箭回收和火箭设计的关系

F9FT:采用一级动力着陆回收,好处是可靠性高,但坏处是严重损失运力,至于为什么F9FT会才有这样的回收方式,这和火箭设计有很大关系,首先F9火箭采用了二级煤油设计,而且没有助推器,一级燃烧时间162秒,而虽然FT推重比增加但也不过是1.3,加上燃烧时间减少将近20秒,所以和1.1一样的一级分离高度应该在40-60公里,速度大约2KM/S只不过FT会比1.1速度快一点,所这就决定了FT火箭采用火箭反推方式着陆,因为分离高度低,速度低,这样给回收减速降低了难度

ULA 火神:采用只回收发动机的方案,好处是只会轻微影响运力(几百公斤而已),坏处是复杂度高,不能回收更多部分会造成经济浪费,不过这种方案依然是设计决定的,首先火神火箭采用的5.X米直径大大型天然气芯级,采用两个高比冲BE-4发动机(一个至少900万美元,不过我个人认为这个价格已经很便宜了),一级工作时间高达250多秒,一级分离时速度能达到将近4-5KM/S,而高度更是达到150KM,这还没算上带固推的构型,带固推的一级分离高度能达到180KM,这种高度和速度对火箭减速再入都是巨大考验,而且需要消耗比F9FT多得多的燃料,所以如果采用FT的方案,会比FT火箭运力损失严重的多,那既然采用伞降为什么不连芯级也一起回收?很简单,因为速度太快,高度太高,再入速度会非常恐怖,难度逆天,所以这种情况下只回收发动机是最优方案

中国伞降一级:首先中国长征火箭由于采用老设计,性能也不突出,一级分离高度很低40-50KM,速度也不快2KM/s,这样一级再入控制难度大大减小,其次我们火箭改动空间不大,所以腾出地方加个降落伞是最容易实现的,改动最小的,而且优点是这样只会对火箭的运力造成轻微影响,说白了对于这种老火箭回收,只能靠路最容易的,而为了回收大幅改动老火箭是得不偿失的,至于什么落地缓冲问题,我只想说你都能想到的问题科研人员想不到?拭目以待好了

所以就是这个道理,火箭的初衷是运载工具,在满足这个条件的前提下,再考虑别的东西,所以个家都拿出了自己的方案,F9FT为了降低运力损失提高了干质比(但依然有可观的运力损失,不过还是满足了火箭运力区间),火神只回收发动机,中国也是考虑现有条件拿出了伞降方案(研究不一定就这一种)

专家,我也不是缓冲啥的,就算你回收成功了,20多吨的脆弱易拉罐落在大山坡上,也没路,请问怎么运出来,还不能磕着碰着
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我觉得伞降最不靠谱。不管用什么降落伞,触地速度都还是很高的。撞那一下,火箭肯定废了。再就是,你如果不能调整着陆姿态,也是麻烦。还有,能精确地控制伞降地点吗?误差要到百米的级别吧
猎鹰9的方案看似有损失,实际是代价最小的,损失30%燃料都不值两钱,运力是足够的。整个过程火箭完全自主完成,不需要外场人员协助,用时最短,10分钟一级就回到发射场。其他方案都需要外场人员,设备支持,回收风险大,气候要求高,落点都远离发射场,还要承担后续运回的费用与时间。特别是一院这个所谓的方案,简直有致命的问题,实在想不出落点是山区无路状态下怎么解决,或者说解决的代价合不合算
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群伞是不能控制落点的,漂哪算哪,加上一级落区的误差都大到几十公里的范围,根本没个准
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cjdam2001_ 发表于 2015-12-26 14:33
群伞是不能控制落点的,漂哪算哪,加上一级落区的误差都大到几十公里的范围,根本没个准
不好意思,五院有翼伞

不好意思,五院有翼伞
你发的文章是一院的群伞,关5院啥事?就算5院的翼伞,足以在22m/s的风中,精确降落在着陆场,就算降落了,离发射场还有上千公里远。猎鹰9,10分钟,直接回到发射场
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2015-12-26 15:11 上传

支持J8 发表于 2015-12-26 15:16
这是08年文献
有些人就看个FT就不知深浅了,别的啥也看不上了,我只能说他们是见识短浅
cjdam2001_ 发表于 2015-12-26 15:02
你发的文章是一院的群伞,关5院啥事?就算5院的翼伞,足以在22m/s的风中,精确降落在着陆场,就算降落了 ...
无论哪院方案都是航天科技的,而航天科技就是中国的,好使不?
cjdam2001_ 发表于 2015-12-26 14:30
猎鹰9的方案看似有损失,实际是代价最小的,损失30%燃料都不值两钱,运力是足够的。整个过程火箭完全自主完 ...
那你解释解释为了不严重损失运力,FH芯级要降落在船上,而不是飞回陆地,你不是说不怕运力损失吗?

我看你真是喷上瘾了
hase_back 发表于 2015-12-26 15:21
有些人就看个FT就不知深浅了,别的啥也看不上了,我只能说他们是见识短浅
搭理他们的唯一理由就是告诉所有人,
其实比猎鹰9返回好的,性价比更优或技术发展潜力更大的方式多了
猎鹰9的方案并不是谁都认同...只是SpaceX这种公司自己攒的方案而已。
支持J8 发表于 2015-12-26 15:41
搭理他们的唯一理由就是告诉所有人,
其实比猎鹰9返回好的,性价比更优或技术发展潜力更大的方式多了
...
有些人为了喷而喷非常不可理喻
2015-12-26 15:52 上传

2015-12-26 16:06 上传


2015-12-26 16:18 上传



和重复使用可以节约90%的发射成本相比,运力损失根本不算什么。运力不够,火箭做大一点就可以了。就算运力损失50%,但如果成本可以降低90%的话,照样还是赚大了。要从生意人的角度考虑问题,不要学工程师迂腐清高。

和重复使用可以节约90%的发射成本相比,运力损失根本不算什么。运力不够,火箭做大一点就可以了。就算运力损失50%,但如果成本可以降低90%的话,照样还是赚大了。要从生意人的角度考虑问题,不要学工程师迂腐清高。
除去回收发动机和增强防热直接再入的,其他的无论VTVL还是翼伞还是群伞气囊还是升力体,技术上的难度都大同小异。起飞级复用的难点不在于着陆,在于再入。在小幅度增强防热的前提下,受铝合金物理性质决定,再入速度要求不大于4马赫,因此要么如K1把再入速度控制在4马赫,要么如SBR发动机节流画8字,要么如猎鹰9FT发动机多次点火……
其实猎鹰9FT已经为起飞级复用做了很大优化了,增强二级的一个结果其实就是一级分离速度降低,这次猎鹰9FT一级分离速度只有5马赫左右,动力减速需要的速度增量直接降低了近700米每秒,剩余的速度增量比较大,着陆过程中就不必斤斤计较
和重复使用可以节约90%的发射成本相比,运力损失根本不算什么。运力不够,火箭做大一点就可以了。就算运力 ...
撒谎不打草稿

重复利用火箭撑死节省90%的火箭制造成本,而发射成本中火箭成本还不到1/4
alucrad 发表于 2015-12-26 16:38
撒谎不打草稿

重复利用火箭撑死节省90%的火箭制造成本,而发射成本中火箭成本还不到1/4
节约90%~99%这些数字是SpaceX和西方媒体给出来的。你的1/4成本论说法来源又是哪里?
2015-12-26 17:11 上传

支持J8 发表于 2015-12-26 17:14
贴一下早年助推器伞降回收的研究资料
无损定点回收..附带说一下,近年有资料说,7m/s的着陆速度还可以进一 ...

贴那么多然并卵,我就问一句,着陆速度高达20多m/s。如果20多吨的长征一级,用超级大的不管群伞、翼伞,在猎鹰9成功着陆那天,22m/s的风速下,这玩意着陆速度得是啥吓人的数据?怎么解决着陆冲击?
贴那么多然并卵,我就问一句,着陆速度高达20多m/s。如果20多吨的长征一级,用超级大的不管群伞、翼伞 ...
唉,物理不及格呀

支持J8 发表于 2015-12-26 18:23
唉,物理不及格呀


呵呵,在风的影响下,伞降系统的水平速度不会增加?总的速度矢量不会增加?我看你的物理才有些问题呢。而且最后一个简单地认为垂直速度降到8m/s以下就没事了,那么我想问问,着陆时18.75m/s水平速度哪里去了?20多吨的质量,这个水平速度,磨都把那薄壳铝皮磨穿
支持J8 发表于 2015-12-26 18:23
唉,物理不及格呀


呵呵,在风的影响下,伞降系统的水平速度不会增加?总的速度矢量不会增加?我看你的物理才有些问题呢。而且最后一个简单地认为垂直速度降到8m/s以下就没事了,那么我想问问,着陆时18.75m/s水平速度哪里去了?20多吨的质量,这个水平速度,磨都把那薄壳铝皮磨穿
无心骑士FT 发表于 2015-12-26 18:28
呵呵,在风的影响下,伞降系统的水平速度不会增加?总的速度矢量不会增加?我看你的物理才有些问题呢。 ...
因为你无知呀。你以为翼伞怎么用的,不知道有风也可以找办法对消吗?翼伞是可控滑翔的。我给的资料已经说了稳定盘旋半径也就是500m,你根据情况,让飞行器高空就调整角度,具备一定速度,落下来用盘旋方式,然后根据顺风逆风控制速度。风大了点,你认为特技跳伞员就不能定点跳伞和必死了吗?
再说,如果风超出了已知的范围,可以在备用落点降落。或者不发射呀。一级火箭飞行和再入也就是半个小时内的事,天气预报的傻呀。。。
http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-90002-2006127563.htm
支持J8 发表于 2015-12-26 18:49
因为你无知呀。你以为翼伞怎么用的,不知道有风也可以找办法对消吗?翼伞是可控滑翔的。我给的资料已经说 ...
简直笑死我,你知道大风下定点跳伞,得要什么水平么?中国军队跳伞训练风速限制,一般着陆场地面风速不超过6米/秒(首次、夜间、山地和森林跳伞不超4米/秒,翼伞跳伞不超过8米/秒),这还是单人操纵的灵活小伞。20吨的载荷,这翼伞得要到1500平方米以上了吧,载荷巨大惯性和巨大柔性伞衣带来的操纵滞后都不知道多严重,而且在这种状态下还要有高水准特技跳伞员的操纵灵活性,这个矛盾哦,22m/s的风速下,你就去降吧,不弄死你才怪
翼伞这么牛

为啥神舟飞船不用

落地还得靠火箭来减少落地冲击

飞机空投几吨重的伞兵战车

不靠落地火箭点火来减少冲击,伞兵战车都受不了冲击,火箭那种薄皮易拉罐的结构可没伞兵战车结实

翼伞的展开是比较复杂的,不仅是展开,关键还要伞衣的充气过程。翼伞大了,要设计怎样展开,在复杂的气动影响下,伞衣的展开充气过程能不能顺利完成,都是非常大的疑问,说不好听的,不管一院、五院,他们就不是搞这个的,都没有这方面的能力。你用普通载人的小翼伞试验,当然没有问题,可这东西,一放大,那问题就严重了。超大面积的翼伞,光弄出来,我看难度就要吓死人
无心骑士FT 发表于 2015-12-26 19:02
简直笑死我,你知道大风下定点跳伞,得要什么水平么?中国军队跳伞训练风速限制,一般着陆场地面风速不超 ...
第一你就别吹了,猎鹰9什么时候在22m/s的风速下成功返场过。
猎鹰9发射当天,发射场风速是16km/h,也就是4m/s多点,发射后10分钟,第一级就返回了。
22m/s的风,大约风速是80km/h。知道什么概念不
http://baike.baidu.com/view/465076.htm
这里有风力等级,22m/s已经是9级烈风了,都能造成房屋破损,形成7-10m的海浪。
你是告诉我还是所有人,猎鹰9是在这种条件下返场的?
你去查查新闻,猎鹰因为高空风速问题,推迟过多少次发射。
第二,国内翼伞是8m/s以内跳伞,极限是12m/s。
第三,20吨是猎鹰9的数据
2015-12-26 21:57 上传



X38就做到了3m/s的降落。

猎鹰9的降落速度有说法是2m/s,也有说是3~5m/s

国内现在是助推器上用,液体火箭,外壳摔下没问题,主要是内部储箱和发动机没问题。
这种侧面降落对储箱和发动机伤害远小于猎鹰9的垂直降落
加上整体也就是略大一点小汽车的重量
无心骑士FT 发表于 2015-12-26 20:28
翼伞的展开是比较复杂的,不仅是展开,关键还要伞衣的充气过程。翼伞大了,要设计怎样展开,在复杂的气动影 ...
大型翼伞这玩意,国内文献上信息不少,自己去找了看看,看看都是谁在折腾,研发积累多久,做了多少试验。
专家,我也不是缓冲啥的,就算你回收成功了,20多吨的脆弱易拉罐落在大山坡上,也没路,请问怎么运出来,还 ...

国内最想吐槽的一点: 落点不固定,造成落区群众生命财产损失,长期纠纷一直没解决。

落地速度多少先不说,给一级装上GNC定点落地吧。
不过国内的GNC成本和重量恐怕又。。。
养猫专家 发表于 2015-12-26 16:28
和重复使用可以节约90%的发射成本相比,运力损失根本不算什么。运力不够,火箭做大一点就可以了。就算运力 ...
说的对,只要一揽子走下来,是省钱的,能赚到钱的,不增加风险的,没有其它副作用的就行,管它什么损失不损失呢,还有什么燃料,燃料便宜,如果多用个4倍的燃料,最后能省下大把钱,何乐而不为?
神舟本来就不是翼伞。
落地靠火箭,主要是因为人经受的过载大小。


那可以先在伞兵战车上试一下

要是连这种钢铁盒子都不能用好

就别提用在火箭一级了

毕竟火箭比伞兵战车脆弱的多
alucrad 发表于 2015-12-26 16:38
撒谎不打草稿

重复利用火箭撑死节省90%的火箭制造成本,而发射成本中火箭成本还不到1/4
       张口就来,除了火箭本身,其它成本哪来的?
养猫专家 发表于 2015-12-26 16:28
和重复使用可以节约90%的发射成本相比,运力损失根本不算什么。运力不够,火箭做大一点就可以了。就算运力 ...
哦,生意人就可以无视科学和客观规律搞人定胜天了吗?受教了
tianthan 发表于 2015-12-27 21:12
张口就来,除了火箭本身,其它成本哪来的?
火箭检测费用50万美元,刚刚有人提供了数据。
cjdam2001_ 发表于 2015-12-26 14:30
猎鹰9的方案看似有损失,实际是代价最小的,损失30%燃料都不值两钱,运力是足够的。整个过程火箭完全自主完 ...
咳咳,可以用气焊枪切割后分解吊运。
tianthan 发表于 2015-12-27 21:12
张口就来,除了火箭本身,其它成本哪来的?
发射场和测控需要保障,返回后的火箭也检查,发动机也需要洗去积碳。
如果,“猎鹰9号”火箭的制造成本为1600万美元是真的,现在一枚猎鹰9的发射报价大约6000万美元。如是按照100%的利润算,猎鹰9的发射成本在3000万美元左右。如果按照200%的利润算,猎鹰9的发射成本在,2000万美元左右。
实际利润率估计是SpaceX的商业秘密。
火箭检测费用50万美元,刚刚有人提供了数据。
F9的各项成本怎么算的?有点说发动机100万美元,共1000万,有点说燃料二十万美元,发射报价6000万美元,那么,不是说利润超高?
不太可能吧,火箭箭体加发动机顶天能有2000万么?