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F9火箭:整流罩/龙飞船/二级 之复用或再入合一跟踪贴 (SpaceX回收/复用讨论子贴之二)

发布者: hkhtg090201 | 发布时间: 2017-4-1 12:49| 查看数: 19531| 评论数: 212|帖子模式

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★F9回收总贴是
     SpaceX可重复使用航天器愿景开发进程-大幅降低运营成本与大众航天的关键途径
       http://bbs.9ifly.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=9913

       ● 子贴之一.1是:
               SpaceX猎鹰火箭可重复使用一级'日常操作/业务运转'跟踪:前期业务探索:流转>测试
                 http://bbs.9ifly.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=68722
       ● 计划:子贴之一.2:
                         SpaceX猎鹰火箭可重复使用一级Block5流转跟踪

       ●子贴之二: 本主题贴。
          http://bbs.9ifly.cn/forum.php?tid=89181

   总贴侧重于讨论回收总体理论,长远规划,成本降低等战略层面.
   子贴侧重于硬件流转记录, 回收运作,  对细节技术的评论等战术层面.
    (说明一下:这里的战略战术用语与打仗没关系,肯请不要误解。)

最新评论

hkhtg090201 发表于 2017-4-1 12:50
  SpaceX可重复使用龙飞船任务流转一览表(最大任务数:2?)
                                (
参考:https://www.reddit.com/r/spacex/wiki/capsules
   
      飞船编号:龙6( C106  )(复用次数:2+?)
            任务串:    SpX/CRS-4/@201409   →   SpX/CRS-11@201705 →    →    →   →   →
                              →      →      →

      飞船编号:龙8( C108  ) (重复次数2 )
                  任务串 :    CRS-06@201504  → CRS-13@201712   →    →    →    →

      飞船编号:龙?( C109  ) (重复次数0 )                  任务串 :   CRS-07@201506(爆炸,损失)

      飞船编号:龙?( C110  )(复用次数: 1, )
                           CRS-08  →  CRS-14@201804  →     →    →    →    →

      飞船编号:??    ( C111  )(复用次数: 1 )


      飞船编号:??    ( C112  )(复用次数: 1 )


      飞船编号:??    ( C113  )(复用次数: 1 )




  SpaceX可重复使用火箭整流罩任务流转一览表
     整流罩编号:?
           任务串:    SES-10@201703  →  估计作研究用   →  
     整流罩编号:?
           任务串: 201705NROL-76/F9-XXA(B1032.1)     →  ?  →      →   



-------------------
SpaceX可重复使用
火箭F9/FH二任务流转一览表
    二级编号:?        FH-demo@2017末?→     →    →    →    →
       **20171027更新:根据SpaceX头的讲话: F9二级的回收只是用来做测试再入,为将来所谓的BFR收集数据, 而不用做重复使用,  所以F9二级重复使用已经不可能了.

hkhtg090201 发表于 2017-4-1 12:53
☆温内图☆ 发表于 2017-4-1 13:28
hkhtg090201 发表于 2017-4-1 13:53
1.  Musk说了, 将在FH演示发射时尝试回收二级.

    OfficialElon Musk on Twitter - "Considering tryin ...

没有整流罩降落的图片
☆温内图☆ 发表于 2017-4-1 13:35
二级回收的话结构强度就要大幅度增强,带来的必然是大幅度增重
SPACEX必须找出在不增加重量的前提下还能大幅度增加结构强度,耐高温的材料
以后可以直接应用于ITS
zimu 发表于 2017-4-1 16:29
☆温内图☆ 发表于 2017-4-1 13:35
二级回收的话结构强度就要大幅度增强,带来的必然是大幅度增重
SPACEX必须找出在不增加重量的前提下还能大 ...

倒不一定要大幅增强结构, 二级本身轴向承力就能到5-8个G, 这个数值和飞船再入过程中的过载差不多大小. 二级de-orbit burn给力一点的话, 再入过载搞不好比龙飞船还低
自由狼-台风 发表于 2017-4-1 21:18
zimu 发表于 2017-4-1 16:29
倒不一定要大幅增强结构, 二级本身轴向承力就能到5-8个G, 这个数值和飞船再入过程中的过载差不多大小. 二 ...

1. 如果只是小规模改装 (不考虑大攻角侧面再入) ,头上顶一个龙的大底是必不可少的;
2. 而二级重心在尾部,头朝前再入时怎么保持姿态是个大问题,冷氮气 RCS 靠得住?
3. 就算姿态保持住,直筒段的铝锂合金薄皮如何直面高温烧灼?龙返回舱侧壁可是不但有倾角,还有厚实的隔热材料呢。
4. 临近着陆时如果还用 M1D ,推重比会不会太高,导致要么来不及减速、要么减过头又飞上天?
5. 要加腿吧?
Flying_Pencil 发表于 2017-4-1 22:58
自由狼-台风 发表于 2017-4-1 21:18
1. 如果只是小规模改装 (不考虑大攻角侧面再入) ,头上顶一个龙的大底是必不可少的;
2. 而二级重心在尾 ...

最好是用大充气热盾
目测SpaceX目前没有这个技术,只能贴PICA
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-1 23:49
自由狼-台风 发表于 2017-4-1 21:18
1. 如果只是小规模改装 (不考虑大攻角侧面再入) ,头上顶一个龙的大底是必不可少的;
2. 而二级重心在尾 ...

其实按照一级回收的方式来看,完全可以将火箭发动机喷嘴替代防热大底,仅仅在喷嘴遮蔽不到的地方添加一点加固措施即可。
dwy 发表于 2017-4-1 23:56
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-1 23:49
其实按照一级回收的方式来看,完全可以将火箭发动机喷嘴替代防热大底,仅仅在喷嘴遮蔽不到的地方添加一点 ...

二级真空梅林的扩展喷管那么薄,怎么能经受住气流冲击。
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 00:07
dwy 发表于 2017-4-1 23:56
二级真空梅林的扩展喷管那么薄,怎么能经受住气流冲击。

2333333
这种圆形的结构其实最好加固了,比如加一圈或者两圈防爆环就可以更加坚固了。
换句话说可以做个类比,只要喷管能做到充气热盾那种强度即可承受气流冲击。
又换句话说。。。火箭喷管工作状态难道不是无时无刻都在经受燃烧室内喷出的高温高压气体的冲击?
或者说正因为火箭喷管承受了燃气冲击的力量,从而撑起了火箭发射时的加速度?
从这点来看,如果再入过载超不过发射时的飞行过载,对喷管来说完全不成问题。233333



s9723 发表于 2017-4-2 01:42
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 00:07
2333333
这种圆形的结构其实最好加固了,比如加一圈或者两圈防爆环就可以更加坚固了。
换句话说可以做 ...

问题是燃烧时气体膨胀的施力是相对稳定而定向的
返回时气流冲击的可就不一定了

真空梅林的喷管延伸段用剪刀就能修剪
感觉就不是很坚固的玩意……
dwy 发表于 2017-4-2 06:38
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 00:07
2333333
这种圆形的结构其实最好加固了,比如加一圈或者两圈防爆环就可以更加坚固了。
换句话说可以做 ...

而且屁股朝下,气流还直接冲击发动机控制线路等,发射时梅林只在真空工作,没这问题,回收时气流反向冲击发动机各部位,风险更大。一级底部有机舱保护,速度还没二级大,都被冲击的很厉害了。
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 12:06
dwy 发表于 2017-4-2 06:38
而且屁股朝下,气流还直接冲击发动机控制线路等,发射时梅林只在真空工作,没这问题,回收时气流反向冲击 ...

猎鹰9号一级不也是这么过来了,不停地发射,同时附带做破坏性试验,快速迭代,哪里烧坏补哪里,以最小的重量代价得到可接受的损伤,因为有一个喷管在前面顶着了,补强的重量代价肯定比重新做一整面大底强。
并且除了一些软质塑胶管线外,其他的比如由耐高温金属材质做的燃料管道并没有那么脆弱的。
并且根据Block5一级的改进措施来看,对燃料管路微调,做得更为紧凑以符合空气动力学,然后关键部位,比如喷管遮蔽不到的外圈,放上隔热材料之类的。补强的重量代价相比上面做一整块隔热大底要小得多。并且还不用冒着在浓密大气中掉头反转所带来的巨大风险。
dwy 发表于 2017-4-2 12:33
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 12:06
猎鹰9号一级不也是这么过来了,不停地发射,同时附带做破坏性试验,快速迭代,哪里烧坏补哪里,以最小的 ...

早期的二级回收动画是头部朝下,发动机朝上,真空发动机比一级发动机环境不同。
自由狼-台风 发表于 2017-4-2 13:27
画了个定制的可回收型二级示意图:
BFS_prototype.png

自由狼-台风 发表于 2017-4-2 13:35
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 12:06
猎鹰9号一级不也是这么过来了,不停地发射,同时附带做破坏性试验,快速迭代,哪里烧坏补哪里,以最小的 ...

一级再入速度低得多,而且有 OctWeb 充当大底……
zimu 发表于 2017-4-2 13:36
自由狼-台风 发表于 2017-4-1 21:18
1. 如果只是小规模改装 (不考虑大攻角侧面再入) ,头上顶一个龙的大底是必不可少的;
2. 而二级重心在尾 ...

二级再入时的重心可不是在尾部. 梅林1D真空版并不重 撑死了600公斤. 而再入时, 燃料是沉在储箱顶部的. 故再入时的重心位置多半是在二级几何中心附近.

顶个大底除了重量之外没什么问题,  载荷集成方式是现成的: 龙飞船的大底和Trunk怎么结合/分离,  载荷适配器和二级大底就怎么结合/分离.

储箱侧壁如何顶住高速冲击是个问题. 温度估计还好 有液氧冷却, 倒是比较担心超压爆炸.

真空延伸段其实可以再入前抛掉, 本身不怎么值钱, 抛掉了腿也能搞短点

不过确实感觉二级回收有点想野了. 倒不如载荷入轨后变轨到停泊轨道, 放油, 攒一堆二级飘着. 等时机成熟后在太空中回收或者废物利用太空中组装成一次性外太空火箭.
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 13:37
自由狼-台风 发表于 2017-4-2 13:27
画了个定制的可回收型二级示意图:

即便是二级火箭,基本也是头轻脚重,这样会不会被气流吹着吹着就翻滚了?比如这样?

BFS_prototype.png
自由狼-台风 发表于 2017-4-2 13:57
鱼肉百姓馆 发表于 2017-4-2 13:37
即便是二级火箭,基本也是头轻脚重,这样会不会被气流吹着吹着就翻滚了?比如这样?
定制的二级,同时兼作 BFS 原理验证机:

原料:
1. 标准二级一个,取消冷氮气 RCS 。
2. Dragon GNC 一套。
3. Dragon 氮肼燃料罐一套。
4. Duraco 推进器一套。
5. SuperDuraco 推进器及其修形外壳一套。
6. FalconHeavy 头锥一个。
7. 定制形状的隔热大底。
8. 氦气瓶驱动的定制着陆腿。

组合:
1. 二级顶部安装头锥,头锥内安放 GNC 、氮肼燃料罐和 Duraco 。
2. 头锥与二级连接处安装 SuperDuraco ,二级侧壁安装 SuperDuraco 修形外壳。
3. 二级大喷管剪短,周围空间安装着陆腿。
4. 整个组合飞行器的侧面及头锥用隔热大底包裹。
5. 在头锥内组件间隙中微型卫星弹出装置,在头锥的背风面开口。

发射:
1. 无法用作正经发射,只接微型卫星发射订单后。
2. 初次任务用 FH 发射,芯级海上回收 (OCISLY) ,令二级以最少的燃料消耗量进入 LEO 。
3. 释放微型卫星。

回收:
1. 离轨点火一直烧到熄火,最大限度减低再入速度。
2. 调姿,以头部向前的大攻角姿态 (“航天飞机”姿态) 再入大气层。
3. 再入过程全程以 Dragon 控制和调整姿态,将发动机主体藏在高温区域以外。
4. 接近着陆时调姿为尾部向前,启动 SuperDuraco 削除余速。
5. 接近海面时关闭部分 SuperDuraco ,减小推重比,保持悬停状态。
6. 放着陆腿,着船 (JRTI) ,关机。

后续:
· 评估状况、余量,看后续试验能否让 FH 起飞级全部飞返、或者能否用单根 Falcon 9 完成。


用头锥里的各种东西平衡掉一部分,不足的用 Duraco 补足……

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