可重复使用模块化运载火箭新思路（纯属YY，供参考）。

可重复使用模块化运载火箭新思路（纯属YY，供参考）。
(下面叙述比较啰嗦，省事可以看这段摘要：)

轨道器可重复使用采用类似航天飞机方式可靠性和经济性都不如意，当前发展的重点集中到了运载工具可重复使用，但当前的助推器和一级火箭回收方式都不容易实现。提出只回收发动机的思路，采用将给火箭发动机安装上折叠机翼和小型航空发动机方式来回收，火箭构型是发动机捆绑在燃料箱周围的方式来实现模块化和运力覆盖。由于回收的火箭发动机体积小重量轻，更容易实现，也更容易实现批量化生产，在模块化方面也有一定优势。

可重复使用航天运载工具一直是人类的梦想，因为这意味着低成本大规模应用，所以在这方面的探索可谓是前赴后继，但是的确到目前为止在这方面面临的问题很多，成功的经验较少。不过，失败乃成功之母，在这些失败的基础上构思探索新的可能的成功之路，是一种可取的做法。个人在这方面有些思考，谈出来供大家参考。

一、已有的重复使用航天工具的情况：

目前的可重复使用航天工具包括运载工具方面的重复使用和返回式工具的重复使用。下面就这两者分别来看曾经的探索和经验教训。

1、可载人返回工具的重复使用：

到目前为止，在重复使用方面的成功经验不多，教训却很多，最明显莫过于航天飞机。

不得不说，航天飞机从技术角度来讲是非常杰出的成就，但在经济上来看却没有达到重复使用所期望的效果，而在安全上却是一个不折不扣的灾难，五架中两架出事，带走了十四个杰出的生命，其结果是风光登场而黯然下课。

在航天飞机尚未暴露出如此多的问题之前，比老美小一号的航天飞机设计也是层出不穷，但随着老美航天飞机的没落，这些纸上的或者是模型的太空飞行器也都逐渐销声匿迹。

2、运载工具方面
运载工具方面，还是航天飞机走在前面，其重复使用的部分主要是固体助推器，可以说在这方面挺成功，但不得不说这个重复使用也挺麻烦，到大海上去打捞，也挺费时费力。另外，固体助推器并不便宜，重复使用方面除了老美外似乎没有看到第二家在用。

在可重复使用固体助推器之后，老美关于重复使用的探索多种多样，包括单级入轨的重复使用，可重复使用简单火箭等，但都停留在验证阶段。最近的是私人SpaceX公司的猎鹰9号运载火箭，据说想实现可重复使用，但猎鹰9号本身尚未成功，可重复使用则遥遥无期。

而在可重复运载工具研制方面，原苏联也是个重要角色，但许多项目都还停留在纸上，尤其是能源号得重复使用，虽然很诱人，但却没有真正实现。后来要实现的重复使用助推器的安加拉运载火箭，不过到现在仍然不知道何时可用。

其他国家虽然也有这种可重复使用的研究，但仍然距离可试用较远。

总之，在可重复使用方面人类耗费的精力、财力和取得成功的经验实在是不成正比。究其原因，很多是对技术过于乐观的缘故，部分也与可重复使用方案的思路有关。

二、可重复使用思路探析

从前面的可重复使用的实际情况和探索方向来看，许多的思路都是着眼于全部重复使用，而且相当一部分是考虑可载入返回式的重复使用，尤其是众多的航天飞机类型的项目更是如此。从太空中高速返回面临的环境实在恶劣，由此造成重复使用的航天工具难度也非常高，从第一宇宙速度降低到300多公里左右的水平降落速度可不是一件容易的事，同时还要经过剧烈空气摩擦带来的高温考验，可谓是难度大大。在某种程度上来看，人类在估计这类技术难度方面一直偏乐观，而实际上这类工具的使用量在当今整个航天发展上的使用量并不大，占整个航天发射的次数并不多，为这种使用量并不大的东西发展可重复使用技术实在是显得投入产出比不高。长远来讲这方面的研制应该开展，但应该在材料技术、稀薄空气动力技术和控制技术有相当的突破后进行实用性研究更为可取。

个人认为重复使用还是应该将精力放在运载工具方面，因为运载工具的使用次数高，重复使用机会多，经济上更可取。实际上在崇福寺使用方面世界各国的思路都差不多，在航天飞机发展的同时和后期，也都在考虑各种其他可重复使用技术。

当前可重复使用运载工具方面，航天飞机助推器是个思路，但据说成本并不低，也不见得就是经济可用的办法。所以可后来的许多可重复使用都放在了液体火箭的可重复使用上。

在以液体为主的可重复使用运载上，空天飞机是个终极目标，但这在未来的十年乃至二十年似乎都不乐观，二十世纪末和二十一世纪的探索后这方面的东西几乎销声匿迹，可见其难度之大。后来就退而求其次，发展出传统火箭的可重复使用，在这方面美国的方案似乎还是偏乐观，譬如SpaceX的猎鹰9就希望实现第一级和第二级都重复使用，而俄罗斯的安加拉则选择的是助推器重复使用，这相对而言更容易一些。

在具体传统火箭或助推器回收方面，目前有两种方案，一种是降落伞回收，一种是给火箭装上翅膀和航空发动机让其飞回的回收。

降落伞回收很看似简单，一般是在火箭的助推器或者某个级的上端安装好降落伞和相应的开伞结构，在落回地面时设置一些缓冲结构，在降落的海上时估计还得设计一些防海水的结构。但是仔细分析却发现问题不少：

首要问题是降落时容易受到风的影响，到处乱飘可不是什么好办法，尤其是在陆地上，被风刮飘到山头、山坡、大楼、输电塔……，会发现地面降落实在是有太多不确定因素；当然也可以选择某个固定的着陆地点，但这样会极大影响发射的轨道选择和运载能力。

其次，降落伞降落不见得能够保证火箭和发动机不受损坏。要知道，即便是助推器，其长度和体积也都是十几米以上，这样的庞然大物飘飘荡荡降落时不能保证与地面不会磕碰，而磕碰之后还能有多少东西能用实在是个问题。至于火箭的第一级，那直径和体积更为巨大，基本是在二十米以上，想象一下，一个直径堪比波音767机身的二十米巨大物体从空而降，要保证没有损坏实在是件不容易的事情。

再次，运输问题不好解决，这样的庞然大物降落不受控制的落到哪里算哪里，如何运回再重新使用真的是个大问题。

最后，可选的办法是降落到海上，毕竟有海水缓冲，另外还可以靠船舶运输，似乎都比陆上回收更为有利，但是，液体发动机和火箭箭体被海水浸泡可不是什么好玩的事情，将所有东西拆开都清晰一遍工作量也不小，同时也不见得就没有问题，更何况还有很多电子控制设备时万万见不得海水的。

总之，降落伞回收看上去很美很简单，但似乎并入容易达到想要的而结果。

相对而言，安加拉的给助推器装上航空发动机和折叠机翼反而是个不错的办法，毕竟无人飞机降落技术成熟，折叠机翼也不是什么了不起的技术，发射后自动飞回来避免了磕碰和防腐问题，同时也非常便于回收利用，算是一个比较好的办法。不过，说归说，具体实现可不见得是件容易的事情，俄罗斯多次在国际航展上展出，但更多的是钓鱼，现在非重复使用的安加拉火箭尚没有首飞，可重复使用则更是遥遥无期了。

综合上面这些可重复使用方案来看，个人认为其指定的目标都太高，许多超过了当前的技术能力范围，从而造成了各种问题：太空中返回重复使用面临的问题最多，也不是最值得的；退而求其次选择运载工具重复使用，但希望整个都重复使用，由于体积大重量大，其难度也不见得小。所以应该更退而求其次选择回收最有价值的东西，与这个思路类似的是国内也有人曾经设想过这样的办法，具体内容可以查找国内论文。不过，国内论文内容采用的是降落伞回收，同时对发动机如何与火箭箭体如何脱离并没有更好的办法。原因在于真正可回收实际上会对当前火箭设计也有影响，需要总体上考虑，不进行这样的思路转变，是不容易拿出更为合理思路的。

简单总结一下：当前的可重复使用的目标都订得太高，这使得各种重复使用面临的困难重重，但可重复使用并非不可实现，需要转变思路，从总体上重新思考整个可重复使用的思路来实现突破。

三、俺的可重复使用火箭发动机方案及整体火箭布局设计

前面分析得知将巨大箭体和发动机一起返回回收的技术并不容易实现，因为体积大、重量大就一定会面临问题，所以回收火箭发动机是个较好的方案。但是，火箭发动机该如何回收，难道采用类似火箭一二级分离的技术来让火箭发动机与火箭箭体之间实现脱离这样的办法吗？个人认为这样并不可取，因为这个分离技术的难度和几乎只能靠降落伞回收都不是很好的解决办法，个人提出的建议是：

火箭发动机和航空发动机组成的带折叠机翼的小飞机与带有大量燃料的箱体组成模块化的运载火箭第一级系统，来实现重复使用。

简单来说，火箭整体结构类似当前模块化运载火箭，但不是芯级捆绑助推器，而是燃料箱捆绑发动机。这样的结构可以看做是航天飞机结构的变形版，都是抛掉低值燃料箱回收更昂贵的东西，不同的是技术难度差别很大，更容易实现而已。

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2011-11-2 15:01 上传

这种火箭发动机重复使用并不难实现，因为返回的小飞机上只有火箭发动机和航空发动机以及必要的航空发动机燃料，折叠机翼和降落装置，整体体积要比安加拉助推器的飞回要小且轻，折叠机翼结构也小，整体结构也更短，所以实现起来更容易。另外，多个重复使用小飞机也需要考虑空中分离后碰撞的问题，显然更小的体积更容易避免碰撞的问题发生。

这种火箭构型方面在某种程度上比当前模块化结构更灵活，因为所谓的芯级简化为燃料箱，那么第一级需要多大的推力和推多长时间，完全就是捆绑几个发动机和选择多长和多大直径燃料箱体的问题，具有更灵活的任务适应性。

四：基于上述可重复使用思路的畅想

   当前模块化火箭设计大行其道的原因是通过模块化组合实现运载能力覆盖，从而达到批量化生产部件来降低成本。上述可重复使用思路在实现运载能力覆盖上，的确是有一定的缺点，因为火箭发动机在燃料的侧面使得火箭发动机的数量上至少是2个发动机起步，因为只有这样才好实现平衡。那么采用同样发动机来覆盖小推力火箭需求就不容易满足。那么，可选的办法就是开发出至少两种推力的火箭发动机，同时发展推力调节技术，实现不同推力的覆盖，从而满足推力范围覆盖。

  理想情况下，发展出两个型号推力的火箭发动机为好，一个是100-200吨级别的，一个400-500吨级别的。至于燃料箱直径和长度，则看需要来确定。

  采用这样的火箭发动机，实际上基本上需要制造出两种类型的小飞机，分别装不同的火箭发动机而已。仍然能够达到批量生产的目的。在推力覆盖上，可以从200吨起步，实现200吨、300吨、400吨、600吨、800吨、1000吨、1200吨、1600吨、2000吨、3000吨等的推力覆盖，覆盖发射小卫星、大型卫星、空间站建设和载人登月的需求。

最后总结一下：新的回收思路带来新的火箭结构设计，但仍然能够实现批量生产，技术上难度在某种程度上比当前方案更容易实现，个人认为是一种可取的思路。






可重复使用模块化运载火箭新思路（纯属YY，供参考）。
(下面叙述比较啰嗦，省事可以看这段摘要：)

轨道器可重复使用采用类似航天飞机方式可靠性和经济性都不如意，当前发展的重点集中到了运载工具可重复使用，但当前的助推器和一级火箭回收方式都不容易实现。提出只回收发动机的思路，采用将给火箭发动机安装上折叠机翼和小型航空发动机方式来回收，火箭构型是发动机捆绑在燃料箱周围的方式来实现模块化和运力覆盖。由于回收的火箭发动机体积小重量轻，更容易实现，也更容易实现批量化生产，在模块化方面也有一定优势。

可重复使用航天运载工具一直是人类的梦想，因为这意味着低成本大规模应用，所以在这方面的探索可谓是前赴后继，但是的确到目前为止在这方面面临的问题很多，成功的经验较少。不过，失败乃成功之母，在这些失败的基础上构思探索新的可能的成功之路，是一种可取的做法。个人在这方面有些思考，谈出来供大家参考。

一、已有的重复使用航天工具的情况：

目前的可重复使用航天工具包括运载工具方面的重复使用和返回式工具的重复使用。下面就这两者分别来看曾经的探索和经验教训。

1、可载人返回工具的重复使用：

到目前为止，在重复使用方面的成功经验不多，教训却很多，最明显莫过于航天飞机。

不得不说，航天飞机从技术角度来讲是非常杰出的成就，但在经济上来看却没有达到重复使用所期望的效果，而在安全上却是一个不折不扣的灾难，五架中两架出事，带走了十四个杰出的生命，其结果是风光登场而黯然下课。

在航天飞机尚未暴露出如此多的问题之前，比老美小一号的航天飞机设计也是层出不穷，但随着老美航天飞机的没落，这些纸上的或者是模型的太空飞行器也都逐渐销声匿迹。

2、运载工具方面
运载工具方面，还是航天飞机走在前面，其重复使用的部分主要是固体助推器，可以说在这方面挺成功，但不得不说这个重复使用也挺麻烦，到大海上去打捞，也挺费时费力。另外，固体助推器并不便宜，重复使用方面除了老美外似乎没有看到第二家在用。

在可重复使用固体助推器之后，老美关于重复使用的探索多种多样，包括单级入轨的重复使用，可重复使用简单火箭等，但都停留在验证阶段。最近的是私人SpaceX公司的猎鹰9号运载火箭，据说想实现可重复使用，但猎鹰9号本身尚未成功，可重复使用则遥遥无期。

而在可重复运载工具研制方面，原苏联也是个重要角色，但许多项目都还停留在纸上，尤其是能源号得重复使用，虽然很诱人，但却没有真正实现。后来要实现的重复使用助推器的安加拉运载火箭，不过到现在仍然不知道何时可用。

其他国家虽然也有这种可重复使用的研究，但仍然距离可试用较远。

总之，在可重复使用方面人类耗费的精力、财力和取得成功的经验实在是不成正比。究其原因，很多是对技术过于乐观的缘故，部分也与可重复使用方案的思路有关。

二、可重复使用思路探析

从前面的可重复使用的实际情况和探索方向来看，许多的思路都是着眼于全部重复使用，而且相当一部分是考虑可载入返回式的重复使用，尤其是众多的航天飞机类型的项目更是如此。从太空中高速返回面临的环境实在恶劣，由此造成重复使用的航天工具难度也非常高，从第一宇宙速度降低到300多公里左右的水平降落速度可不是一件容易的事，同时还要经过剧烈空气摩擦带来的高温考验，可谓是难度大大。在某种程度上来看，人类在估计这类技术难度方面一直偏乐观，而实际上这类工具的使用量在当今整个航天发展上的使用量并不大，占整个航天发射的次数并不多，为这种使用量并不大的东西发展可重复使用技术实在是显得投入产出比不高。长远来讲这方面的研制应该开展，但应该在材料技术、稀薄空气动力技术和控制技术有相当的突破后进行实用性研究更为可取。

个人认为重复使用还是应该将精力放在运载工具方面，因为运载工具的使用次数高，重复使用机会多，经济上更可取。实际上在崇福寺使用方面世界各国的思路都差不多，在航天飞机发展的同时和后期，也都在考虑各种其他可重复使用技术。

当前可重复使用运载工具方面，航天飞机助推器是个思路，但据说成本并不低，也不见得就是经济可用的办法。所以可后来的许多可重复使用都放在了液体火箭的可重复使用上。

在以液体为主的可重复使用运载上，空天飞机是个终极目标，但这在未来的十年乃至二十年似乎都不乐观，二十世纪末和二十一世纪的探索后这方面的东西几乎销声匿迹，可见其难度之大。后来就退而求其次，发展出传统火箭的可重复使用，在这方面美国的方案似乎还是偏乐观，譬如SpaceX的猎鹰9就希望实现第一级和第二级都重复使用，而俄罗斯的安加拉则选择的是助推器重复使用，这相对而言更容易一些。

在具体传统火箭或助推器回收方面，目前有两种方案，一种是降落伞回收，一种是给火箭装上翅膀和航空发动机让其飞回的回收。

降落伞回收很看似简单，一般是在火箭的助推器或者某个级的上端安装好降落伞和相应的开伞结构，在落回地面时设置一些缓冲结构，在降落的海上时估计还得设计一些防海水的结构。但是仔细分析却发现问题不少：

首要问题是降落时容易受到风的影响，到处乱飘可不是什么好办法，尤其是在陆地上，被风刮飘到山头、山坡、大楼、输电塔……，会发现地面降落实在是有太多不确定因素；当然也可以选择某个固定的着陆地点，但这样会极大影响发射的轨道选择和运载能力。

其次，降落伞降落不见得能够保证火箭和发动机不受损坏。要知道，即便是助推器，其长度和体积也都是十几米以上，这样的庞然大物飘飘荡荡降落时不能保证与地面不会磕碰，而磕碰之后还能有多少东西能用实在是个问题。至于火箭的第一级，那直径和体积更为巨大，基本是在二十米以上，想象一下，一个直径堪比波音767机身的二十米巨大物体从空而降，要保证没有损坏实在是件不容易的事情。

再次，运输问题不好解决，这样的庞然大物降落不受控制的落到哪里算哪里，如何运回再重新使用真的是个大问题。

最后，可选的办法是降落到海上，毕竟有海水缓冲，另外还可以靠船舶运输，似乎都比陆上回收更为有利，但是，液体发动机和火箭箭体被海水浸泡可不是什么好玩的事情，将所有东西拆开都清晰一遍工作量也不小，同时也不见得就没有问题，更何况还有很多电子控制设备时万万见不得海水的。

总之，降落伞回收看上去很美很简单，但似乎并入容易达到想要的而结果。

相对而言，安加拉的给助推器装上航空发动机和折叠机翼反而是个不错的办法，毕竟无人飞机降落技术成熟，折叠机翼也不是什么了不起的技术，发射后自动飞回来避免了磕碰和防腐问题，同时也非常便于回收利用，算是一个比较好的办法。不过，说归说，具体实现可不见得是件容易的事情，俄罗斯多次在国际航展上展出，但更多的是钓鱼，现在非重复使用的安加拉火箭尚没有首飞，可重复使用则更是遥遥无期了。

综合上面这些可重复使用方案来看，个人认为其指定的目标都太高，许多超过了当前的技术能力范围，从而造成了各种问题：太空中返回重复使用面临的问题最多，也不是最值得的；退而求其次选择运载工具重复使用，但希望整个都重复使用，由于体积大重量大，其难度也不见得小。所以应该更退而求其次选择回收最有价值的东西，与这个思路类似的是国内也有人曾经设想过这样的办法，具体内容可以查找国内论文。不过，国内论文内容采用的是降落伞回收，同时对发动机如何与火箭箭体如何脱离并没有更好的办法。原因在于真正可回收实际上会对当前火箭设计也有影响，需要总体上考虑，不进行这样的思路转变，是不容易拿出更为合理思路的。

简单总结一下：当前的可重复使用的目标都订得太高，这使得各种重复使用面临的困难重重，但可重复使用并非不可实现，需要转变思路，从总体上重新思考整个可重复使用的思路来实现突破。

三、俺的可重复使用火箭发动机方案及整体火箭布局设计

前面分析得知将巨大箭体和发动机一起返回回收的技术并不容易实现，因为体积大、重量大就一定会面临问题，所以回收火箭发动机是个较好的方案。但是，火箭发动机该如何回收，难道采用类似火箭一二级分离的技术来让火箭发动机与火箭箭体之间实现脱离这样的办法吗？个人认为这样并不可取，因为这个分离技术的难度和几乎只能靠降落伞回收都不是很好的解决办法，个人提出的建议是：

火箭发动机和航空发动机组成的带折叠机翼的小飞机与带有大量燃料的箱体组成模块化的运载火箭第一级系统，来实现重复使用。

简单来说，火箭整体结构类似当前模块化运载火箭，但不是芯级捆绑助推器，而是燃料箱捆绑发动机。这样的结构可以看做是航天飞机结构的变形版，都是抛掉低值燃料箱回收更昂贵的东西，不同的是技术难度差别很大，更容易实现而已。

方案一只返回火箭发动机.JPG (25.22 KB, 下载次数: 2)

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2011-11-2 15:01 上传

这种火箭发动机重复使用并不难实现，因为返回的小飞机上只有火箭发动机和航空发动机以及必要的航空发动机燃料，折叠机翼和降落装置，整体体积要比安加拉助推器的飞回要小且轻，折叠机翼结构也小，整体结构也更短，所以实现起来更容易。另外，多个重复使用小飞机也需要考虑空中分离后碰撞的问题，显然更小的体积更容易避免碰撞的问题发生。

这种火箭构型方面在某种程度上比当前模块化结构更灵活，因为所谓的芯级简化为燃料箱，那么第一级需要多大的推力和推多长时间，完全就是捆绑几个发动机和选择多长和多大直径燃料箱体的问题，具有更灵活的任务适应性。

四：基于上述可重复使用思路的畅想

   当前模块化火箭设计大行其道的原因是通过模块化组合实现运载能力覆盖，从而达到批量化生产部件来降低成本。上述可重复使用思路在实现运载能力覆盖上，的确是有一定的缺点，因为火箭发动机在燃料的侧面使得火箭发动机的数量上至少是2个发动机起步，因为只有这样才好实现平衡。那么采用同样发动机来覆盖小推力火箭需求就不容易满足。那么，可选的办法就是开发出至少两种推力的火箭发动机，同时发展推力调节技术，实现不同推力的覆盖，从而满足推力范围覆盖。

  理想情况下，发展出两个型号推力的火箭发动机为好，一个是100-200吨级别的，一个400-500吨级别的。至于燃料箱直径和长度，则看需要来确定。

  采用这样的火箭发动机，实际上基本上需要制造出两种类型的小飞机，分别装不同的火箭发动机而已。仍然能够达到批量生产的目的。在推力覆盖上，可以从200吨起步，实现200吨、300吨、400吨、600吨、800吨、1000吨、1200吨、1600吨、2000吨、3000吨等的推力覆盖，覆盖发射小卫星、大型卫星、空间站建设和载人登月的需求。

最后总结一下：新的回收思路带来新的火箭结构设计，但仍然能够实现批量生产，技术上难度在某种程度上比当前方案更容易实现，个人认为是一种可取的思路。