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猎鹰9号重型火箭

猎鹰9号重型火箭(如何看待SpaceX猎鹰九号火箭FT型的低轨运力已经接近中国长征五号系列中的最大型(CZ-5B))

admin admin 发表于2022-09-09 19:53:48 浏览493 评论0

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如何看待SpaceX猎鹰九号火箭FT型的低轨运力已经接近中国长征五号系列中的最大型(CZ-5B)

长征五跟猎鹰九是有代差的,我们自重高出猎鹰九差不多1/3,运载力几乎差不多,cz5似乎还没有官方确切数据,而猎鹰九是完全公开的。推重比差距巨大,详细参数还不能比。梅林和猛禽发动机的确是领先世界一个档次。世界著名的俄罗斯RD180发动机推重比达到70,而我们最新的胖五发动机推重比只有18。马斯克半路杀出梅林引擎虽然推力只有85吨,但是推重比达到恐怖的180。9台梅林引擎并联控制的猎鹰九号,27台梅林引擎控制的猎鹰重型,展现出了变态的发动机控制能力,猎鹰9即使有一台发动机故障也能利用控制系统让火箭顺利发射,降落时火箭发动机单发点火推力可调最低可降至39%让火箭顺利落地。正在测试的猛禽甲烷液氧引擎仅仅在测试推力已经突破300,未来单发推力将达到400推重比甚至有可能突破500……马斯克真是让人生畏。航天之路需要从基础开始积累,很多人可能还在质疑阿波罗登月真假,其实完全没必要,把握现在掌控未来才是科技的希望,马斯克的星舰就要飞了,而2024他们又要登月了,真正厉害的不是马斯克,而是美国宇航局,阿尔忒弥斯计划目前延迟了月球轨道空间站计划,登月可能会更早,SLS如果搞回收立马会成为下一个spaceX,简单点说马斯克跟美航局比就是个跑出租车的穿梭送人。但马斯克追求科学创新的精神值得让人敬佩。还记得飞向火星的特斯拉跑车钢印上的那句话吗?MADE IN EARTH BY HUMAN。

长征8号干嘛的

兔版猎鹰9,主打太阳轨道,并为将来长征九做技术储备

长征八号运载火箭发射可以说是今年我国2020航天腾飞年最后一件大事,昨天长征八号已经进入发射岗位,进入最后的择机发射阶段。

长征八号运载火箭长50.3米,起飞重量约356吨,属中型运载火箭范畴。我国中型火箭种类其实不少,长征八号要比长征二号E和长征三号乙略小。而长征八号之所以要特别重视,是因为他有两个特性,一是自主返回、可回收重复发射,二是主打太阳同步轨道。-猎鹰9号重型火箭

自从马斯克SpeaceX公司猎鹰9号火箭首次实现自主返回,重复利用发射后。可回收火箭概念迅速火热 这一模式可以非常显著的降低火箭发射成本。像竞标美国空军卫星发射合同时,SpeaceX的重型猎鹰9火箭报价只有6700万美元,而ULA联合发射联盟(洛马与波音各50%)德尔塔4火箭报价高达3.22亿美元。作为参考我们长征五号发射报价为6.5亿人民币(尼星一号合同),可见SpeaceX的确相当了不起。-猎鹰9号重型火箭

重型猎鹰火箭,两个第一级同时回收

长征八号则是我们在可回收火箭领域的探路先锋,他采用的回收方式与猎鹰9相似的垂直回收模式。不同的是长征八号是助推器与芯一级捆绑式回收的方式,类似结构的重型猎鹰火箭则是各段各种返回方式。不过首次发射不计划返回,以后续的长征八号R为返回尝试。-猎鹰9号重型火箭

长征八号R火箭回收动画演示

我国的可回收火箭架构和早期试验

另一方面,长征八号火箭定位上与猎鹰9也有所不同。猎鹰9号发射重量549吨,属重型火箭范畴,其设计主打近地轨道(LEO),采用一级半构型,并且梅林火箭发动机比冲相当低,打不了高轨道。像猎鹰9 v1.2火箭打近地轨道(LEO)能力为28.8吨/22吨(前一个是不回收发射能力,后一个是回收发射能力),但高轨道的地球同步轨道(GTO)发射能力只有8.4吨/5.3吨。而长征五号LEO运载能力25吨,GTO运载能力为14吨。这也是为什么SpeaceX接沙特6.4吨重同步轨道通讯卫星发射合同时,居然是用发射重量1420吨的重型猎鹰火箭去打。-猎鹰9号重型火箭

SpaceX火箭数据注水比较严重,给出的都是理论最大发射能力,实际上猎鹰9火箭LEO发射也不接10吨以上的单子

长征八号设计上是针对中轨道的太阳同步轨道(SSO)优化设计,采样两级火箭构型。芯一级和两个助推器是使用长征五号的YF-100氢氧发动机,第二级用两台推力8吨的小型氢氧发动机。其LEO运载能力7.6吨,SSO运载能力4.5吨,GTO运载能力2.5吨。-猎鹰9号重型火箭

太阳同步轨道(SSO)非常与众不同,轨道高度介于LEO与GTO之间,约700公里。轨道运行是走地球南北极,与赤道斜角大于90度。这一轨道卫星优点可以确保每天同一时段经过某一区域,主要运行的卫星种类是气象卫星、遥感测控卫星和侦察卫星。所以长征八号这种针对太阳同步轨道优化的火箭,单单提升我国对周边观测能力就很有帮助,让我看看阿美利加的航母今天跑到哪里了。-猎鹰9号重型火箭

我国之前较大质量太阳轨道卫星都是用长二E或长三捆来发射,成本高,准备时间长,长八可以很好的加以弥补

长征八号可以说在细分市场上非常有针对性,即使是不可回收模式都相当有竞争力,而将来可回收模式获得成功,他的性价比将几乎用无敌来形容。并且长征八号R回收火箭也是我国在廉价发射模式上的重要一步,他的经验积累对于后续火箭研发极具意义。比如未来我们计划登月用的长征九号,也是想芯一级与助推器回收,从而节约发射费用。-猎鹰9号重型火箭

我们征途是星辰大海

刚发射成功的长征5号B和SpaceX的猎鹰9号有什么区别

5月5日傍晚18时06分,我国新一代长征5B运载火箭搭载新一代载人飞船试验飞船,顺利在海南文昌航天发射中心发射成功。这次成功发射不仅是长征5B新型火箭的首飞成功,更是一扫前两个月长征7号甲型和长三甲型火箭发射失利后的阴霾,更重要的是这次长征5B运载火箭的发射成功,也代表着我国正式开始建设空间站等载人工程的第一步,祝贺长5B发射成功,祝贺中国航天再一次取得胜利!-猎鹰9号重型火箭

刚刚发射成功的长征5B运载火箭和美国SpaceX公司的猎鹰9运载火箭相比谁更先进的问题,其实总的来说还是我们的长征5B运载火箭更强、更先进一些。

首先从两款火箭的运载力来说,刚刚发射成功的长征5B运载火箭的LEO近地轨道最大运载力高达25吨,是要承担着未来一段时间包括空间站建设、火星探测器发射、嫦娥登月返回等重大航天发射任务,而这些即将发射的大型航天器不仅体积大、而且发射质量普遍都在20吨左右,所以这就要求长征5B运载火箭不仅要有能够容纳超大体积的整流罩,更重要是其最大运载力至少要超过23吨以上才能满足对以上航天器的发射需求。-猎鹰9号重型火箭

而美国的猎鹰9运载火箭历经多次升级改进后,其LEO近地轨道的最大运载力也提升到22.8吨,虽然和长征5B的25吨最大运载力相差无几,但是对于航天发射而言,是以千克计算发射能力的,所以在近地轨道的最大载荷上猎鹰9就不是长征5B的对手,当然要是以三枚并联的猎鹰重型火箭对比的话,别说是长征5B了,就是美国自家的德尔塔4重型运载火箭都不是其对手,毕竟猎鹰重型运载火箭并不是纯粹用来执行航天发射任务的重型火箭,更多的是为了向外界表达SpaceX公司航天实力的一张“名片”。-猎鹰9号重型火箭

猎鹰9运载火箭虽然拥有高达22.8吨近地轨道运载力,但是实质上在猎鹰9运载火箭五十余次发射任务中,最大极限发射重量也就只有2019年双11那天创下的15.6载重纪录,也就是说猎鹰9运载火箭虽然理论上拥有高达22.8吨的近地轨道运载力,但是实际上最大发射重量现只停留在15.6吨。而这背后除了猎鹰9运载火箭最大22.8吨的极限近地轨道运载力是通过放弃火箭回收外,还有其为了增强火箭的近地轨道极限运载力,将火箭推的重比提升至安全上限以上,也就是说22.8吨的近地轨道极限运载力是放弃火箭回收和降低火箭发射安全性而的得到的数据。-猎鹰9号重型火箭

如果这样算的话,实质上刚发射成功的长征5B运载火箭理论上拥有高达32吨的近地轨道运载力,比现在公布的最大25吨的近地轨道运载力高了28%,但是这样做会大幅度降低火箭发射的安全性,所以为了保障火箭在发射过程中的安全性保障需求,长征5B将近地轨道的最大运载力控制在25吨,因为25吨的近地轨道运载力已经能够很好的满足包括即将发射的天问一号火星探测器、天和号空间站核心舱段、嫦娥登月返回探测器等大型航天器的发射任务。可以说随着这次长征5B的首飞成功,接下来我国将要进行的火星探测、深空探测、空间站建设、嫦娥登月返回等所有围绕地球运转和前往临近星球的航天器发射将没有任何阻碍。-猎鹰9号重型火箭

其次从长征5B运载火箭和猎鹰9运载火箭使用的火箭发动机来说,首先长征5B使用的YF-100液氧煤油火箭发动机海平面推力高达120吨,海平面比冲也达到了294S,但是猎鹰9使用的梅林1D+发动机海平面最大推力只有93吨,比冲也只有282S,虽然看起来推力和比冲相差不大,但是最后的性能数据差别却是相当大的,因为按照简化版的火箭发射公式计算下,相差几秒的比冲背后却是火箭最终速度的差距,不过好在梅林1D火箭发动机干质比高达158,比其他同级别的液氧煤油火箭发动机质量轻了近一半多,同时猎鹰9运载火箭也是全世界第一个超轻质化设计的火箭,大量使用质量更轻的2198铝锂合金和半气球储箱和复合材料外壳,所以最终才能达到其他推力更大的火箭相差不大的运载力。-猎鹰9号重型火箭

而且梅林1D发动机使用的还是老旧的开式循环方式,这一点从梅林1D发动机运行过程中喷管一侧有废弃排气管就可以看出,因为梅林发动机采用的燃气发生器循环方式在工作中除了会额外消耗掉预燃的的燃料能量外,燃气发生器循环的液氧煤油火箭发动机预燃室也会因为运行时间过长而产生积碳沉积到涡轮本体上,既降低了火箭发射过程中涡轮泵的安全可靠性,而且对于猎鹰9这种一级回收重复使用的火箭而言,每次回收后都需要将整个梅林发动机拆解修复清理积碳。-猎鹰9号重型火箭

但是像长征5号使用的YF-100这样液氧煤油火箭发动机,因为使用了分级燃烧和富氧燃烧的循环方式,推动涡轮泵初转的预燃燃气全部被重新进入燃烧室燃烧,所以没有梅林发动机的能力浪费问题,而且分级燃烧和富氧燃烧的循环方式下,也不存在涡轮泵积影响火箭发射安全性的焦虑。美国为什么单台400万美元从俄罗斯进口推力400吨的RD-180液氧煤油火箭发动机,而不使用此前成功使用多次的土星五号一级火箭装的推力更大的F-1液氧煤油火箭发动机,就是因为F-1液氧煤油火箭发动机使用的还是老旧的燃气发生器循环方式。-猎鹰9号重型火箭

其次因为猎鹰9火箭使用的梅林发动机使用的还是老旧的燃气发生器循环方式,这种循环方式除了循环效率低、燃料利用率低以外,因为发动机在工作中产生的积碳会影响涡轮泵的正常运转,所以就算猎鹰9一级火箭能重复使用四五次,但是每次却会因为发射的积碳影响而降低下次发射时火箭发动机的安全可靠性,所以这也是为什么SpaceX的猎鹰9发射次数越多后安全性越差的原因所在。相反类似YF-100这种使用效率更高的循环方式的火箭发动机因为没有积碳的问题,所以反而更适合作为重复回收使用的火箭发动机,这一点其实计划今年下半年首次发射试验的长征八号运载火箭,就是这样一款使用YF-100液氧煤油火箭发动机的“可回收、重复使用”性火箭。-猎鹰9号重型火箭