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美国太空探索技术公司SpaceX的“猎鹰-9”运载火箭顺利完成首次垂直回收,这在世界航天史上写下浓重一笔。中国也在进行重复使用运载火箭的技术论证和研究工作,但这对中国航天工业将是一个新的考验。
已有规划方案 从垂直回收技术上来看,在回收过程中要通过火箭发动机在推力和方向上的不断调节和调整来进行精确控制。这就需要运载火箭的推力有大范围的推力调节能力,这对燃烧、涡轮泵、阀门等各组件要求很高。还需要解决大长径比的发动机垂直降落的姿态控制、支撑结构设计等一系列难题。更重要的是,回收系统不仅要能够实现基本功能,还要达到相当高的可靠性。另外,其重量、体积必须最小化。否则,它对于火箭来说是一个巨大的“累赘”。与传统一次性运载火箭相比,完全可重复使用火箭搭载的有效载荷要少40%。
火箭的重复使用对于发动机核心部件的性能和寿命提出了更高要求。目前火箭发动机的设计寿命、试车时间都是以秒为单位计算。对于一次性使用的火箭来说,保证材料和相关设计在短时间能顶得住是一个问题,而确保长寿命使用又是另外一个问题。
美国航天飞机的主发动机的燃烧室压强高达207个大气压,燃烧室的工作温度约为3300度(目前最先进的涡扇发动机涡轮前温度不到1700度),其一个小小的涡轮泵的功率就是目前最先进主战坦克发动机功率的数十倍。让这样的发动机顺利工作一次就已经非常困难,而要重复使用多次,那么对材料和工艺的要求将上一个巨大的台阶。
加速太空军事化 运载火箭的重复使用,让军用航天的一些设想也将得以实现。
美国空军2003年11月出版的“美国空军变革飞行计划”报告中,在其未来天基武器蓝图中引用了“极高速杆束”概念,这就是被传得神乎其神的“上帝之杖”的原型。不过,这样一根钨棒的重量在9吨左右,如果一个平台装载10根左右的钨棒,加之结构重量,将达到100多吨,相当于一个太空站的重量。如果考虑到全球快速打击,就必须在轨道上部署6-8套这样的系统,这在经济上是目前任何国家都不能承受的。未来,一旦掌握火箭重复使用技术,那么类似于“上帝之杖”甚至美国当年的“星球大战”计划的设想,至少在经济上是可以承受的了。
已有规划方案 从垂直回收技术上来看,在回收过程中要通过火箭发动机在推力和方向上的不断调节和调整来进行精确控制。这就需要运载火箭的推力有大范围的推力调节能力,这对燃烧、涡轮泵、阀门等各组件要求很高。还需要解决大长径比的发动机垂直降落的姿态控制、支撑结构设计等一系列难题。更重要的是,回收系统不仅要能够实现基本功能,还要达到相当高的可靠性。另外,其重量、体积必须最小化。否则,它对于火箭来说是一个巨大的“累赘”。与传统一次性运载火箭相比,完全可重复使用火箭搭载的有效载荷要少40%。
火箭的重复使用对于发动机核心部件的性能和寿命提出了更高要求。目前火箭发动机的设计寿命、试车时间都是以秒为单位计算。对于一次性使用的火箭来说,保证材料和相关设计在短时间能顶得住是一个问题,而确保长寿命使用又是另外一个问题。
美国航天飞机的主发动机的燃烧室压强高达207个大气压,燃烧室的工作温度约为3300度(目前最先进的涡扇发动机涡轮前温度不到1700度),其一个小小的涡轮泵的功率就是目前最先进主战坦克发动机功率的数十倍。让这样的发动机顺利工作一次就已经非常困难,而要重复使用多次,那么对材料和工艺的要求将上一个巨大的台阶。
加速太空军事化 运载火箭的重复使用,让军用航天的一些设想也将得以实现。
美国空军2003年11月出版的“美国空军变革飞行计划”报告中,在其未来天基武器蓝图中引用了“极高速杆束”概念,这就是被传得神乎其神的“上帝之杖”的原型。不过,这样一根钨棒的重量在9吨左右,如果一个平台装载10根左右的钨棒,加之结构重量,将达到100多吨,相当于一个太空站的重量。如果考虑到全球快速打击,就必须在轨道上部署6-8套这样的系统,这在经济上是目前任何国家都不能承受的。未来,一旦掌握火箭重复使用技术,那么类似于“上帝之杖”甚至美国当年的“星球大战”计划的设想,至少在经济上是可以承受的了。