我只想造车,你们却逼我造火箭 第405节
有人提出了建议:“小型吧,小型火箭最多用两台发动机,成本低,发射成功概率也高。”
也有人在说,“我觉得要发射就要发射大型,甚至重型,只有这样才能凸显我泱泱华夏的先进。”
“谁说的?”
听到这样的意见,康勇来问了一句,然后看到一个年轻小伙子之后,开了句玩笑:“把他扔出去,还不会吃了就要跑了!”
众人哄堂大笑,康勇来敲了下桌子看向李毅,“李总,我觉得,我们先集中精力搞一枚中型火箭发射比较好!”
“为什么?”
“主要还是从我们发动机角度考虑!”
李毅不太懂火箭技术,但基本的知识还是有的。
一般来说,近地轨道发射能力在两吨以下,属于是小型火箭,在2吨到20吨这个范畴,属于是中型火箭,再大一些,一直到五十吨,是属于大型火箭,而超过五十吨,那就是重型火箭了。
“中型火箭……”
第334章 推力255吨的中型火箭
“中型火箭……”
李毅沉吟了一下。
Space X发射的第一颗卫星猎鹰1号也只是一枚小型火箭。
当时这款火箭的设计运载能力为670千克,可以进入近地轨道。
这一型号的火箭在2006年至2009年间进行了多次发射,但前三次发射均以失败告终,直到2008年9月29日,猎鹰1号第四次发射才取得了成功,将一个虚拟载荷送入太空。
而猎鹰1号的第五次也是最后一次发射是在2009年7月14日,成功将一颗马来西亚地球观测卫星RazakSAT送入轨道,从此之后,这一款火箭就消失了。
而在在猎鹰1号之后,SpaceX着手开始研发猎鹰9号。
这枚火箭能够在2010年首次发射成功,按照历史,应该会在今年,也就是2015年实现第一级火箭的回收,成为世界上首款轨道级可重复使用火箭。
从公开数据看,猎鹰9号的有效载荷约13150千克,13吨出头的样子,采用其两级设计,后来这款火箭的成功,让SpaceX在商业航天发射领域占据了很高的市场份额。
而至于李毅记忆里的猎鹰重型火箭,则是SpaceX的另一款重要产品,他具有更大的运载能力。
在原本历史上,猎鹰重型火箭在2018年首次发射成功,并成功回收了助推器。
而在这款猎鹰重型之后,SpaceX由推出了全新的星舰Starship。
星舰是SpaceX研发的下一代重型运载火箭系统,旨在将大量人员和货物送往月球、火星等深空目的地。
如果说猎鹰重型火箭的推出巩固了SpaceX在重型运载火箭领域的领先地位,那么这款由“超重”运载火箭和“星舰”飞船组成,全长120米,起飞质量为5000吨,运载能力达到100吨的星舰,一旦推出,那么就会让SpaceX绝对性的站在世界航空领域的巅峰。
这是任何一个国家都做不到的事情,即便是华夏举全国之力,要追上也需要一段时间。
但好在,李毅重生前,星舰还在迭代测试中,虽然有传言已经在逐步完善技术,距离发射不远,但此时来看,留给李毅的时间还有不少。
李毅想SpaceX这么多,并不是长他人志气灭自己威风,而是很客观的承认,SpaceX在火箭技术上确实有独到之处。
别的不说,起码一个重要创新,那就是火箭第一级的重复使用。
从SpaceX的研发方向来看,猎鹰9号和星舰的设计都旨在实现火箭的重复使用,以降低发射成本。
李毅重生前,猎鹰9号的重复使用技术已经相对成熟,完成了几十手的发射,成功把每公斤载荷降低到了一千美元。
这是什么概念?就是到了普通人都能玩得起卫星的程度。
但这些都是SpaceX从无到有一步步发展而来的,不是凭空想象出来的。
此时康勇来提出直接发射一枚中型火箭,即便最低的两吨重的载荷,也是不得了的。
不过李毅没有否决,对于他来说,发射两公斤还是两吨,惟一的区别可能就是在接下来的B轮融资里的困难程度不同罢了。
“把握大吗?”
如果发射中型火箭,那么采用二级发射就是必然的选择。
现在的火箭发射多是通过分级发射来进行,为的就是提高质量比。
因为火箭可以在上升过程中通过甩掉其他发动机来甩掉更多的重量,从而提高最终的质量比。
而质量比越高,火箭的速度就越快,非常有助于将有效载荷送入预定轨道。
这只是一方面。
另一方面,采用多级发射,多级火箭可以灵活选择每一级的推力大小和工作时间,以适应不同的发射轨道要求,这种灵活性使得火箭能够更精确地控制发射过程。
还有,通过多级发射,可以减少燃料消耗。
虽然每增加一级火箭会增加整体质量,从而消耗更多的燃料,但通过合理设计,其实可以最大化地利用燃料,减少不必要的重量。
从数据上来说,二级火箭相比单级火箭在速度和运载能力上都有较大提升,同时也能保持较高的燃料效率。
以上种种,都是多级火箭的优势,甚至理论上火箭可以设计成更多级。
但实际上,火箭每增加一级,就会带来更多的技术挑战和复杂性问题。例如,增加级数会增加火箭的整体质量,消耗更多燃料,同时也会增加发射和分离过程中的不确定性。
因此,从技术可行性和安全性的角度出发,对于小米航天这样一家初创公司。如果第一次发射中型火箭,二级火箭就成为了一种较为理想的选择。
“现在我们YF100衍生发动机的推力是85吨,如果采用两台发动机推力计算,那么起飞推力只有170吨。”
起飞推力170吨并不等于起飞重量就是170吨。
这里面要涉及到一个概念,那就是起飞推重比。
李毅翻开康勇来他们的项目书看了起来。
火箭的起飞推重比是指火箭发动机在起飞阶段提供的推力与火箭总重量的比值。
这个比值对于火箭的成功发射和飞行性能至关重要。
一般来说,国际上计算出最合适的运载火箭起飞推重比在 1.2到1.5之间。
在这个范围内的推重比可以确保火箭在起飞时获得足够的推力,同时也能保持较好的飞行稳定性和控制性。
举一个例子,就是现在如果采用两发今天测算成功的火箭发动机为计算,那么发动机的起飞推力就是170吨。
按照1.2到1.5的起飞推重比计算,170吨推力,最大的起飞重量是170/1.2,也就是140吨左右的起飞重量。
而最小的起飞重量就是170/1.5,大约就是110吨的概念。
康勇来看着李毅和雷布斯两个大佬看项目书看的仔细,过了一会儿之后才补充道:“现在火箭初始设计的重量构型以及两枚发动机还有必须的燃料加起来,用的起飞质量在130吨左右,有效载荷计算下来,根据我们目前的公式推导,大约是在1.69吨左右。”
李毅问道:“那就是1.3%的有效载荷比?”
康勇来点点头。
李毅对于有效载荷还是有了解的。
有效载荷并不是说刚才算出来的起飞重量140多,减去火箭质量130吨,剩下的10吨重量就是有效载荷。
实际上,这里面有一套很复杂的公式,单级火箭、二级火箭以及多级火箭在计算有效载荷时候都是不一样的。
而通常,有效载荷是占到起飞重量的1%到2%左右,现在这个比例,显然有点低了。
但现在有这样比例也不错了,解决了有无的问题以后,推力和有效载荷这两个比例数据,都是可以可以通过优化发动机设计、选择合适的燃料和推进剂组合等方式来实现提升的。
比如后来华夏第一枚民营火箭天龙二号,采用的三台发动机,起飞推力190吨,推重比1.27,起飞质量150吨,但实际载荷却只有2吨,载荷比例也是1.3%左右。
现在时间提前三年,能做到一样的数据,李毅还是满足的。
不过现在既然两枚发动机并联发射满足不了中型火箭发射要求,那么多绑一枚发动机就成了必然选择。
想到这里,李毅就问出了口,“所以你的想法是三枚发动机并联?”
康勇来点点头。
“三枚发动机并联,我们的起飞推力就能做到255吨,起飞质量也能做到170吨至210吨之间,从我们的数据推导出来,有效载荷能够做到2.1到2.7吨左右。”
其实在计算有效载荷以及推重比的时候,这个比例并非越大越好,尤其是推重比。
过大的推重比可能会导致火箭在起飞时的加速度过大,从而对火箭的结构和载荷造成过大的压力。
同时,推重比的选择还需要考虑到火箭的飞行阶段和飞行任务的需求。例如,在火箭的爬升段,随着推进剂的消耗,火箭的推重比会逐渐增高,以保持足够的推力。
因此,在设计和制造火箭时,需要综合考虑火箭的重量、发动机推力、飞行任务需求等因素,以确定合适的起飞推重比
李毅和雷布斯对视了一眼,算是同意了康勇来这个三台发动机的方案,但他也提出了自己的要求。
“可以在有效载荷上略微放松一些,2吨和2.7吨区别也不大,试着联合一下盘古科技还有FF未来汽车,把他们的控制系统拿出来,想办法装到那三枚二级发动机上。
康勇来顿了一下,“您是要做可回收?”
李毅点了一下头,“反正一级火箭的三台发动机也要掉下来,既然要浪费,那么不如多做一点贡献,如果一级火箭回收成功,那自然皆大欢喜,如果回收不成功,我们也能多少找到点原因,为下一次的回收做准备。”
“我听说,马斯克的SpaceX在猎鹰9号回收上的技术已经开发的差不多了,今年可能就要进行实验,我们华夏人作为全球最聪明的族群,没道理落后那帮子老外吗!”
在场的众多工程师你看看我,我看看你,最后也不知道是谁带领,终于鼓起了掌,只是这掌声多少有点底气不足。
会议散去,李毅和雷布斯留下了康勇来。
“火箭制造上有什么难题吗?”
康勇来犹豫了一下,“火箭箭体设计目前没什么难度,有一些零部件,我们找了国内最好的3D打印设备商提供了设备,做出来以后效果不错。”
李毅点了下头,但看康勇来有些犹豫,就直接说道:“说吧,我和雷总给你支持技术以外的一切资源,不仅仅是资金,包括人才还有其他,有什么问题直接说就可以。”
“还是发动机。新型发动机,我们是在采购的YF100上拓展出来的,实际上还是航天六院的技术,我们虽然做了一些改进,拿到了一些专利,但根本技术还在六院那边。”
“如果我们要降低成本,我们自己制造发动机,是最佳选择,但这些专利又涉及到很多保密的东西……”
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