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今天SpaceX的回收火箭技术很成功,我国与之相比是什么水平

SpaceX回收首枚七手火箭

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  本文的标题来自网友对作者的提问,本文为问题的回答

  我是一名SpcaeX爱好者,但是我也知道SpaceX几斤几两。我所认为SpcaeX最厉害的地方就是:创新,把有限的东西极致发挥了

  我们中国绝对想过火箭回收,但是天方夜谭,我们没有技术去做这件事。别看我们中国航天发展了40多年,但是我们在前面的几十年在发动机领域基本上没有什么突破。还是使用那剧毒的偏二甲肼做推进剂,剧毒的四氧化二氮作氧化剂。这种燃料组合唯一的优点恐怕就是技术难度低了。缺点就是比冲低,推力低,污染大,价格高,前两者都限制了火箭的运载能力。

  因此在前面的三十多年,我们运载能力极限也只是11吨左右这么个样子。尽管都是使用这种剧毒燃料组合,但是俄罗斯凭借其强大的航天实力。俄罗斯的质子号近地轨道运载能力却是20吨左右,可见与之差别。

  长征2号系列,长征3号系列,长征4号系列使用的发动机都是同款,人们戏称为“毒发”的YF-21型发动机。这款发动机使用了燃气发生器循环方式,这一定程度上限制了发动机的推力和比冲。而俄罗斯质子号使用的是RD-275发动机,虽然燃料相同但俄罗斯的循环方式是更先进的分级燃烧循环,使得其比冲和推力都比我们的高。

  火箭能不能回收的最大因素:发动机。

  上述所说的“毒发”发动机使用的是火药驱动点火,因此不能多次点火,单单这点就卡死了像“猎鹰9号”那样回收火箭的可能性。当然,火箭回收有多种方式,我们就先说像SpaceX“猎鹰9号”那样的垂直回收方式。看过该型火箭回收的人也知道,这火箭在回收过程中会进行了多次点火,以此来改变航线和减速。

  不能多次点火,更不能重复使用,那这火箭回收是没有意义的。火箭回收根本目的和意义就是降低发射费用。但发动机若是只能多次点火但不能重复使用,那么就需要更换发动机。这意味着很大程度上我们回收的只是个壳子,而液体火箭最昂贵的部分就是发动机了。液体火箭中,燃料是最便宜的了。不过得看对什么燃料而言,上述的剧毒燃料价格可不低,因此一定程度上减少了回收的意义。

  相对的,火箭回收是会浪费一定的运载能力的,不管哪种回收方式都会或多或少。而你回收下来的部分,可能都不及你损失的那部分运载能力的价格,这是得不偿失的。

  上一年有“长征2号”运载火箭有一款型号加装了用于回收火箭的格栅翼,网友们纷纷觉得我们是要回收这款火箭,但我觉得不是。原因就是上述的,之所以要加装可能是要为将来的回收火箭做准备。

  当然,还有种回收方式就是使用降落伞。但目前看来液体火箭用不了,因为降落伞减的速还是大了些,这就会砸坏发动机,那也没意义了。而且降落伞随风飘,这在寻找上很费成本。不过美国的电子实验室公司很创新,等火箭伞降半空时用直升机去钩回来缓缓放下。但是这也意味着火箭不能太大,不然直升机运不住。

  后来,我们研发出了新型大推力发动机。这便是YF-100液氧煤油发动机。这款发动机相对于YF-21来说是先进的,因为它无毒无害。由于使用了先进的分级燃烧循环,它推力和比冲都较高。不过也只是120吨的推力,概念的话就是还没有质子号的RD-275推力高,更别与RD-180,RD-170这种大佬对比了,那差别是成倍的。

  SpaceX公司一直都在用的是默林发动机,这款发动机是以NASA上世纪的一款发动机为基础设计出来的。不过SpaceX技术高哇,默林发动机的最新版本与最初版本推力成倍差别。我们的YF-100虽然推力比默林发动机高出几十吨,但是默林发动机有着一个很大的优势,它休积很小推力却相对挺大,使得这货有着推重比最高的液体发动机头衔

  举个例子更直观些吧:长征7号与猎鹰9号直径类似,长征7号只能塞下2台YF-100发动机,但是猎鹰9号如其名塞下了9台默林。再计算一下,YF-100每台推力120吨左右,也就是240吨推力左右。但是……默林单台推力达到了90吨左右,再乘以9也就是800多吨推力左右。因此长征7号需要助推器,还需要能长时间工作的助推器,你们也可以看到长征7号的助推器比中国以往火箭的都长。但即使是这样,长征7号还不是猎鹰9号的对手。

  这款发动机可以一定程度上满足火箭回收。因此我们也在研究自己的可回收火箭:长征8号,预计今年年底首飞,但是还不回收。


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