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楼主: cmj9808
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[专题专项] Elon Musk的火星之路(第二季):行星际运输船(BFR/ITS)

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dwy 发表于 2016-10-20 20:06 | 显示全部楼层
未命名.JPG
 楼主| cmj9808 发表于 2016-10-20 21:49 | 显示全部楼层
dwy 发表于 2016-10-20 13:00
感觉这种中等升阻比,60-70度仰角再入可行性比较好,重心也好掌握,就像F9一级再入的那个滑翔角度一样, ...

这种升力再入在控制上要比目前的半弹道再入要难,所以NASA有一个可膨胀热护盾的半弹道再入设计,用膨胀护盾弥补整流罩直径的限制。但是对于复用着陆器来说无法使用可膨胀热护盾,只能用升力再入
 楼主| cmj9808 发表于 2016-10-20 21:52 | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 14:25
这个大力士更像增强版红龙,直径放大到6.5米,加了一个下挂燃料箱模块。上部的载员舱和动力舱竟然还能 ...

还不一样,红龙是钝头气动外形+半弹道再入,这个大力士是双锥体外形+升力再入,与ITS的再入方式是相同的。
snowtiger 发表于 2016-10-20 22:02 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2016-10-20 21:49
这种升力再入在控制上要比目前的半弹道再入要难,所以NASA有一个可膨胀热护盾的半弹道再入设计,用膨胀护 ...

目测bfs表面没有明显可见的气动翼面,飞控只能通过调节重心或者小发动机实现
调节重心的话,再入之前肯定所有人员要绑回座位上,各种物件捆扎固定好,以bfs运力之紧张肯定不可能有专门的可移动配重块,最多靠在不同储箱之间泵送储备用水来调节,能力肯定很有限
个人感觉大概马一龙还是要开发一款1-5吨级甲烷液氧姿控发动机的,简单起见或许是挤压循环,追求效率也有可能用电泵。不至于猛禽一款发动机真的包打天下
 楼主| cmj9808 发表于 2016-10-20 22:13 | 显示全部楼层
snowtiger 发表于 2016-10-20 22:02
目测bfs表面没有明显可见的气动翼面,飞控只能通过调节重心或者小发动机实现
调节重心的话,再入之前肯 ...

ITS二级肯定有RCS,光靠尾部的引擎是无法控制姿态的。SpX可能会开发一种甲烷-氧版本的类似于ULA的IVF的设备,用甲烷-氧气体作为RCS推进剂进行姿态控制
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 22:50 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2016-10-20 21:52
还不一样,红龙是钝头气动外形+半弹道再入,这个大力士是双锥体外形+升力再入,与ITS的再入方式是相同的 ...

我是说大力士更像红龙加猎鹰9二级。
用红龙类比就是FH二级不分离,整体再入火星,着陆依靠上部货舱/载员舱的动力。ISRU设备+FH二级,用于返回。
这么一想,如果马一龙能够突破升力体再入技术,FH换甲烷二级后就能够执行很大一部分ITS的任务。
由于防热大底在侧部,龙的开放货舱就可以做成气密货舱。当然最重要的载荷还是一个完整的运载火箭二级,可以直接充当上升段甚至返地飞行器使用。
ps:大力士最有趣的设计是,着陆器的货运版携带8吨燃料起飞,为轨道器补加燃料以用于返回……
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 22:55 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2016-10-20 21:49
这种升力再入在控制上要比目前的半弹道再入要难,所以NASA有一个可膨胀热护盾的半弹道再入设计,用膨胀护 ...

目的都在于增大热盾面积与质量的比值吧,以增大气动减速效率,至少要获得火星高海拔着陆能力
snowtiger 发表于 2016-10-20 23:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 22:55
目的都在于增大热盾面积与质量的比值吧,以增大气动减速效率,至少要获得火星高海拔着陆能力

必须的,其实考虑结构设备的必要质量,可以认为着陆器高度有上限
既然做个扁平盘子有困难那很明显只能做成横躺圆柱体
snowtiger 发表于 2016-10-20 23:02 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2016-10-20 22:13
ITS二级肯定有RCS,光靠尾部的引擎是无法控制姿态的。SpX可能会开发一种甲烷-氧版本的类似于ULA的IVF的设 ...

着陆最后阶段从斜躺变成直立那一下对推力要求可不小
弄不好最后要弄个可以打开的类似起落架舱门的玩意,打开以后猛喷几把
 楼主| cmj9808 发表于 2016-10-20 23:13 | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 22:50
我是说大力士更像红龙加猎鹰9二级。
用红龙类比就是FH二级不分离,整体再入火星,着陆依靠上部货舱/载员 ...

哦,理解错了,这么看来这个大力士确实很像二级加红龙的整体。事实上SpX之前预研过的二级回收就是升力返回+反推着陆,这个回收方案很可能就是ITS二级升力再入的基础。
 楼主| cmj9808 发表于 2016-10-20 23:16 | 显示全部楼层
snowtiger 发表于 2016-10-20 23:02
着陆最后阶段从斜躺变成直立那一下对推力要求可不小
弄不好最后要弄个可以打开的类似起落架舱门的玩意, ...

再入时迎风面靠近尾部引擎舱的位置应该会有一个气动舵面,辅助以RCS进行控制
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 23:21 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2016-10-20 23:13
哦,理解错了,这么看来这个大力士确实很像二级加红龙的整体。事实上SpX之前预研过的二级回收就是升力返 ...

我按1100米每秒速度增量、330秒比冲,根据8吨燃料估算了一下。
大力神的轨道器应该发射重量在28吨左右,进入环火轨道后大概剩余20吨……还是很紧张的,20吨要塞下返回过程中一百多天的维生物质,动力系统……最重要的是进入EML1或DRO轨道大概需要140每秒速度增量,这次点火在火地入射100多天后,考虑到NASA的保守性也要使用常温燃料,又是一套动力系统还有相应储箱……
当然,比冲提高到380秒就比较宽裕了,但问题是……NASA很难像马一龙一样开脑洞……
snowtiger 发表于 2016-10-20 23:26 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2016-10-20 23:16
再入时迎风面靠近尾部引擎舱的位置应该会有一个气动舵面,辅助以RCS进行控制

这个舵面提供的得是抬头力矩而不是低头力矩,也就意味着这个舵面的下边缘要向内偏转,受力上本来就很不利。飞机平尾要这么搞的时候都是主要靠上表面被来流吹动产生的下压力抬头,这个翼面如果存在那也相当于只有下表面没有上表面的平尾,效率是远远不止打对折的。
其次看尾部发动机部分,估计也没有啥安装这么个可动结构的空间了。
还不如在头部下方开个舱门直接喷,各方面都类似航天飞机前起落架,只是打开之后喷两把就关回去。
话说回来,在尾部背风面装个往上喷的发动机强制压尾抬头,效果应该类似,能够回避大底迎风面开洞问题,就是控制上应该难度又高了一层,毕竟那个推力有垂直向下分量。
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 23:39 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
本帖最后由 楠宫晓风vn 于 2016-10-20 23:47 编辑
cmj9808 发表于 2016-10-20 23:13
哦,理解错了,这么看来这个大力士确实很像二级加红龙的整体。事实上SpX之前预研过的二级回收就是升力返 ...


如果返地飞行器直接再入火星大气倒是没有了那些问题,但是那么一来高可行性就成了泡影
但是这个思路确实很有趣,增强版火星部分直击,相比祖布林的设计可行性更高,代价是成本高一些,但是也可以接收……
整个过程甚至不需要那些高性能推进方式,也不需要超高质量比,也不需要把可再入火星大气的1000天生活舱质量压缩到30吨……仅仅是返程燃料由火星表面补给,轨道器仅仅携带足够进入环火轨道的燃料这一点,就解决了祖布林方案中的大部分扯淡问题
最后梳理一下,这样一来,一次火星任务需要一次货运着陆器发射,一次载人着陆器发射,一次载人轨道器发射。50吨再入质量(=发射质量?)的货运飞船同时兼顾为轨道器补充燃料,35吨(不确定,只提到了4人组载人模块5吨,飞行器干质量20吨,货运版载荷20吨,应该是35吨,发射质量应该也在50吨左右)左右着陆质量的载人着陆器会进入环火轨道与轨道器对接……
为了确保安全性甚至可以先期发射一组备份,让一个加注满燃料的轨道器在环火轨道上等待载人轨道器……
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-21 00:01 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
本帖最后由 楠宫晓风vn 于 2016-10-21 00:02 编辑
cmj9808 发表于 2016-10-20 23:13
哦,理解错了,这么看来这个大力士确实很像二级加红龙的整体。事实上SpX之前预研过的二级回收就是升力返 ...


但是这种再入姿态并不是全部任务啊,后续的货运飞船是不携带上升模块的。
文首图就说的很清楚了:
A truck from the first Hercules lander is unloading a cargo from the next one at right while a third lander arrives, with the surface base in the distance. Artistic license shows landings much too close together.

后续任务货运飞船就是彻彻底底的大号红龙了……应该还是侧面再入,那么是类似快帆的升力体再入还是半弹道再入?
snowtiger 发表于 2016-10-21 00:16 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 23:39
如果返地飞行器直接再入火星大气倒是没有了那些问题,但是那么一来高可行性就成了泡影
但是这个思路确 ...

1.祖布林原版火星直击方案对各个子系统的重量都极大低估了,举例他的火星卡车才半吨重,可能不?明显不科学嘛。真要搞,不算核堆至少也要往火星表面投送三个模块,isru和两个火星卡车需要单独打包。祖布林的一个隐含思路是成本的大头在发射,压缩发射次数来节约成本。现在这个不一定合适。
2.
joki 发表于 2016-10-21 09:32 | 显示全部楼层
snowtiger 发表于 2016-10-20 19:16
到火星之后船上可能还要当宿舍,平躺还是没问题的
然而靠谱的也就这点了,文青到完全不实用的地步,浪 ...

床下面放吃的??
snowtiger 发表于 2016-10-21 10:08 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
本帖最后由 snowtiger 于 2016-10-21 10:13 编辑
joki 发表于 2016-10-21 09:32
床下面放吃的??


算算,我觉得不够。而且这个屋子的构造明显不适合储存大件物品,比如每个人的两套舱外服
毛子那本载人火星探测里有比较详细的维生消耗品测算,书不在手边
joki 发表于 2016-10-21 10:14 | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 23:21
我按1100米每秒速度增量、330秒比冲,根据8吨燃料估算了一下。
大力神的轨道器应该发射重量在28吨左右, ...

你这个1100m/s的Dv是哪一段??
joki 发表于 2016-10-21 10:15 | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2016-10-20 23:39
如果返地飞行器直接再入火星大气倒是没有了那些问题,但是那么一来高可行性就成了泡影
但是这个思路确 ...

这不就是祖布林提过的火星半直击方案么。。。
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