一种二级火箭回收的设想

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 16:37:10


Spacex一级火箭回收已经成功,下一步肯定要尝试2级回收。但二级回收难度相当大。因为完成任务时二级火箭已经身处大气层外,速度25马赫。若想再入时不烧毁就必须增加隔热罩,并且通过精确地姿态控制使其处于正确的再入角度。几乎就是载人飞船回收的节奏。且不说需要多携带的燃料,就是隔热罩和着陆支架的重量就够spacex皱眉头了,毕竟这都是要占可用负载的。

据此本人设想了一种方案:即,火箭顶端的整流罩不再分离,作为再入时的隔热罩。细节如下:

1,整流罩改分为四瓣(现为两瓣),设液压滑轨。负载分离时滑入两侧但不脱落
2,调姿,二级主发动机进行再入点火
3,整流罩滑入后侧,并调转,“罩住”主发动机,再入大气层,滑过黑障区。(注意,由于发动机占了二级火箭大部分重量,所以二级再入时只可能是发动机端(后端)在前滑入大气层)
4,整流罩重新滑到前端并调转
5,主发动机进行第二次减速点火(相当于一级回收时的第一次点火)
6,姿态调整
7,支架展开,着陆点火

5-7就是现在一级回收的步骤。

这种方案可以省去可能很重的隔热装置,又同时实现了整流罩的回收,可以说是一举两得。

现在还没有想好的问题是二级的主发动机属于“真空版”,比普通的Merlin要多了一个大喷管。一个简单地解决方法是第二次点火前丢弃这个喷管,但这样需要给这个喷管单独装个降落伞。或者在外太空(第一次点火之前)丢弃它,使其烧毁,但这样的话外太空推力会打折扣,耗费燃料也会更多。

各位看官以为如何?

Spacex一级火箭回收已经成功,下一步肯定要尝试2级回收。但二级回收难度相当大。因为完成任务时二级火箭已经身处大气层外,速度25马赫。若想再入时不烧毁就必须增加隔热罩,并且通过精确地姿态控制使其处于正确的再入角度。几乎就是载人飞船回收的节奏。且不说需要多携带的燃料,就是隔热罩和着陆支架的重量就够spacex皱眉头了,毕竟这都是要占可用负载的。

据此本人设想了一种方案:即,火箭顶端的整流罩不再分离,作为再入时的隔热罩。细节如下:

1,整流罩改分为四瓣(现为两瓣),设液压滑轨。负载分离时滑入两侧但不脱落
2,调姿,二级主发动机进行再入点火
3,整流罩滑入后侧,并调转,“罩住”主发动机,再入大气层,滑过黑障区。(注意,由于发动机占了二级火箭大部分重量,所以二级再入时只可能是发动机端(后端)在前滑入大气层)
4,整流罩重新滑到前端并调转
5,主发动机进行第二次减速点火(相当于一级回收时的第一次点火)
6,姿态调整
7,支架展开,着陆点火

5-7就是现在一级回收的步骤。

这种方案可以省去可能很重的隔热装置,又同时实现了整流罩的回收,可以说是一举两得。

现在还没有想好的问题是二级的主发动机属于“真空版”,比普通的Merlin要多了一个大喷管。一个简单地解决方法是第二次点火前丢弃这个喷管,但这样需要给这个喷管单独装个降落伞。或者在外太空(第一次点火之前)丢弃它,使其烧毁,但这样的话外太空推力会打折扣,耗费燃料也会更多。

各位看官以为如何?
加上放热层的整流罩太重了,而且是承力部件,眼下来说,并不现实
整流罩还是挺重的  2级想要回收非常影响载荷质量  另外相对2级的重量  梅林的推力太大  基本是要用降落伞方案的


不过楼主的这个设想非常有趣的  总之给好评

btw:你那个反推的方案实际上可以用4瓣的整流罩做支架
ppp151339 发表于 2016-5-13 11:50
整流罩还是挺重的  2级想要回收非常影响载荷质量  另外相对2级的重量  梅林的推力太大  基本是要用降落伞方 ...
恩你说得对,Merlin的推力调整范围是70%-100%,单发应该没法反推着陆。如果一定要纯反推着陆就要增加调姿发动机(Superdraco)的燃料,再入点火用MerlinVac,之后的减速和调姿统统用四台Superdraco。

老实讲,二级火箭空重只有5吨左右,我个人也认为降落伞+反推应该是最好的,不过马一龙似乎是个纯反推的铁杆。。。大概是因为降落伞在月球和火星没有用。所以我觉得Spacex最后做出来的应该也是纯反推。

谢谢你的补充,4瓣整流罩直接做着陆支架。
楼主你这一整套复杂机构搞下来,还不如带个放热大底呢

而且,在一级回收都没有证明其可靠性和经济性的今天,还是先不要考虑二级回收这种蛋疼问题吧
冯·提尔皮茨 发表于 2016-5-13 12:42
楼主你这一整套复杂机构搞下来,还不如带个放热大底呢

而且,在一级回收都没有证明其可靠性和经济性的今 ...
你就跟我说说四个液压装置怎么就复杂的不可接受了?液体火箭里面液压传动机构很常见有没有。加个隔热装置至少800kg有木有?就算加了前方在前滑入大气很危险有木有(重心在后侧,不稳定),

任何技术首先是可行性,然后才是可靠性和经济性。现在探讨的就是二级回收的可行性。

再说可回收火箭的经济性早有定论,至少便宜30%。单次成本降到4000万-4500万美金之间。
地外文名2008 发表于 2016-5-13 12:55
你就跟我说说四个液压装置怎么就复杂的不可接受了?液体火箭里面液压传动机构很常见有没有。加个隔热装置 ...
呵呵呵

你根本没有机械常识,我没有义务教育你
冯·提尔皮茨 发表于 2016-5-13 13:16
呵呵呵

你根本没有机械常识,我没有义务教育你
就你这种“加放热大底”的我才不认为你有什么资格谈机械常识,先教育好你自己吧。


不是,这么折腾有什么意思←_←
你二级和整流罩直接做成一个轨道器不就得了,加个货舱门,原本在一级的级间段分给二级一半做空气舵面顺带遮蔽发动机,侧面再入←_←
等等,K-1尸骨未寒,这么山寨说不定还要掏专利费←_←
zkistov1.jpg
213944main_rpk_conops.jpg
另外猎鹰9一开始有个二级回收方案的CG,煤油箱顶和箭体一侧加强防热,大角度再入,然后掉头垂直着陆

不是,这么折腾有什么意思←_←
你二级和整流罩直接做成一个轨道器不就得了,加个货舱门,原本在一级的级间段分给二级一半做空气舵面顺带遮蔽发动机,侧面再入←_←
等等,K-1尸骨未寒,这么山寨说不定还要掏专利费←_←
zkistov1.jpg
213944main_rpk_conops.jpg
另外猎鹰9一开始有个二级回收方案的CG,煤油箱顶和箭体一侧加强防热,大角度再入,然后掉头垂直着陆
楠宫萧vn 发表于 2016-5-13 13:42
不是,这么折腾有什么意思←_←
你二级和整流罩直接做成一个轨道器不就得了,加个货舱门,原本在一级的级 ...
各有利弊吧,一侧加强防热就必须设计比较大面积的烧蚀冷却,质量也不小。

做成轨道舱的话就必须二级前端(轨道舱)在前进入大气层,但二级重心在后面,所以需要比较复杂的调姿和配重。我的方案主要考虑尽可能重心一侧在前进入大气层。
二级对重量已经很敏感了,回收代价太大,不合算。
(注意,由于发动机占了二级火箭大部分重量,所以二级再入时只可能是发动机端(后端)在前滑入大气层)

航天飞机三台ssme都在后面,再入时也没有屁股朝前
leon68 发表于 2016-5-13 21:25
(注意,由于发动机占了二级火箭大部分重量,所以二级再入时只可能是发动机端(后端)在前滑入大气层)

...

一看就不了解航天飞机。

你去看一看航天飞机回收的动画,一开始就是屁股朝前的,进入大气层后才向前翻成机头朝前。热防护层位于整个飞机“底”部
一看就不了解航天飞机。

你去看一看航天飞机回收的动画,一开始就是屁股朝前的,进入大气层后才向前 ...
航天飞机是“侧面”再入,防热大底是腹部和机翼下部,再入前的转弯是点火制动,再入前还要调节姿态侧过来。
腹部延伸出了两块气动翼面/防热大底遮蔽发动机,防止再入过程发动机受损
降落伞+缓冲气泡 是未来的主导     
地外文名2008 发表于 2016-5-14 10:39
一看就不了解航天飞机。

你去看一看航天飞机回收的动画,一开始就是屁股朝前的,进入大气层后才向前 ...
原来就你最了解。         
不是,这么折腾有什么意思←_←
你二级和整流罩直接做成一个轨道器不就得了,加个货舱门,原本在一级的级 ...
这种二级着陆是否可以使用慢慢磨的办法?火箭发动机游机使用独立发动机,四瓣或者两瓣整流罩,待载荷发射后关闭,强化箭体和隔热。回收时,游机点火调整方向,打着水飘慢慢减速降低高度。也可以考虑使用小面积减速伞加快减速。
霜雪寒冰 发表于 2016-05-15 19:52
这种二级着陆是否可以使用慢慢磨的办法?火箭发动机游机使用独立...

理论上可以但很难,主要“打水漂”式的再入很难控制姿态,需要频繁的点火调姿。体积小的还可以,这么大的火箭二级如果姿态失控很快就会解体或烧毁。把火箭二级的耐热和结构强度增加到可以任何角度通过黑障区是不现实的。
来自: 手机APP客户端
地外文名2008 发表于 2016-5-19 02:35
理论上可以但很难,主要“打水漂”式的再入很难控制姿态,需要频繁的点火调姿。体积小的还可以,这么大的 ...
求科普:
“联盟”飞船在 LEO 能做到各角度再入么?记得有一次服务舱没分离导致姿态不对,直到服务舱烧烂了才调整过来;人员舱门的门缝有部分本熔渣焊住,由地面人员切割才打开?
“东方”、“上升”再入时好像不做姿态口直,一个球滚着下来;其舷窗用了什么黑科技才没被烧穿?