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楼主: hkhtg090201
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[专题专项] 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

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rhZhao 发表于 2013-4-23 10:59 | 显示全部楼层
起飞




悬停


降落

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rhZhao 发表于 2013-4-23 11:12 | 显示全部楼层
请允许我简单粗暴得根据起飞时下落的霜来判断液氧占整个储蓄罐的比例。

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pockn 发表于 2013-4-23 12:09 | 显示全部楼层
真棒 终于出视频了
 楼主| hkhtg090201 发表于 2013-4-23 12:14 | 显示全部楼层
NSF最多的评语:So cool!,真酷!

点评

恐怕没有比“Ring of fire”更贴切的歌曲了:)  发表于 2013-4-23 18:09
实在是棒极了,要是音乐再换换就好  发表于 2013-4-23 12:36
 楼主| hkhtg090201 发表于 2013-4-23 13:29 | 显示全部楼层
       突然想起一个问题,蚱蜢这几次跳跃,只有一台发动机起作用,不知道另外8台发动机是否也被安装上了?模拟配重也可以啊,否则,一个空壳+燃料+1台发动机,重量很轻了,貌似也没多大难度  ---  Masten已经跳到600米了。
      回看前面的帖子揣测,貌似只安装了1台发动机(?)。
     
   

点评

之前的视频显示,肯定没装另外8台发动机,有没有配重就不知道了。目前这个就是个过渡测试产品,不是马上要用v1.1的箭体改造一个么。  发表于 2013-4-23 13:43
cmj9808 发表于 2013-4-23 17:58 | 显示全部楼层
从视频看有不小的横风,250m已经接近Mcgregor的FAA许可高限,再高就要去白沙靶场了

点评

估计会先在Mcgregor进行几次控制系统测试,然后移师白沙吧  发表于 2013-4-24 10:39
v1.1箭体改装的正式版蚱蜢会在这里跳么?还是直接移师白沙靶场?  发表于 2013-4-24 09:41
joki 发表于 2013-4-24 08:02 | 显示全部楼层
哪位把这次的视频传到youku上吧?翻墙什么的太纠结~

点评

看到了,真不错。刚开始,乍一看还以为是动画,哈~  发表于 2013-4-24 09:40
60#?  发表于 2013-4-24 09:17
贝尔纳多特 发表于 2013-4-24 08:52 | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2013-4-23 17:58
从视频看有不小的横风,250m已经接近Mcgregor的FAA许可高限,再高就要去白沙靶场了

CMJ兄,白沙的限制一般是多少?

点评

贝兄好,白沙靶场应该是禁飞区,没有限制  发表于 2013-4-24 10:40
命苦呀 发表于 2013-4-24 19:15 | 显示全部楼层

原声 超清

shaolin1254 发表于 2013-4-24 19:17 | 显示全部楼层
3
还将突破四大技术难点


    美国的“蚱蜢”计划主要用于验证垂直返回技术,该项技术是完全可重复使用火箭的一项关键技术。该方案在研制中将遇到哪些挑战呢?对我国的可重复使用火箭的研制能提供哪些启示与借鉴呢?
     
    再入隔热难度大
    完全可重复使用火箭采用传统的圆柱体外形,相比升力体式外形,从空气动力学角度分析,当火箭再入返回时所承受的气动热环境和气动载荷环境将比发射时更加恶劣,这就如同一辆流线设计的轿车和一辆平头卡车。
    “从火箭子级的外形来讲,再入时如采用弹道抛物线模式回收,空气流会在火箭子级表面摩擦产生大量热能。由于火箭子级不是流线形,表面气流环境会更加恶劣,会比流线型设计的飞船表面温度更高。所以材料要具备耐超高温和气流冲蚀的特性,如航天飞机就使用了防热瓦等非烧蚀防热材料进行防热。”一院703所高级工程师王春明说。
    另外,对于热防护系统而言,子级返回过程是一个长时间过程,气动热很容易进入子级内部,对子级内部各种仪器设备的热防护措施提出了严峻的考验。
    目前,我国的返回飞行器防热技术主要采用烧蚀放热技术,通过放热材料的燃烧碳化吸收返回时飞行器与空气摩擦所产生的高热能。但是,如果在可重复使用的火箭采用这种技术的话,不仅在技术层面上行不通,就连美观程度也不能被公众所接受。
     
    控制精度要求高
    “火箭子级在返回过程中,需要对火箭姿态不断进行控制,对火箭的可操控性和稳定性要求都很高。”一院12所技术发展处处长祁振强说。
    姿态控制技术是子级返回过程及着陆过程中的一项关键及难点技术。主要表现在两个方面:在返回过程中,火箭各子级再入速度大,在5千米~20千米高度经过“大风区”时,会受到较大的干扰。即使火箭的子级具备控制能力,“大风区”的干扰对子级返回过程的姿态控制仍然是一个挑战。
    “同时,在返回过程中,子级还要在恰当的时候进行发动机点火反推减速,以降低载荷,避免因过大载荷而带来箭体结构解体的隐患。”祁振强说。
    克服了来自“大风区”的干扰,火箭子级在着陆前的垂直姿态控制仍是难点。在火箭子级着陆前,姿控系统需要将子级调整为垂直姿态,尽量减少各种干扰对着陆过程造成的影响,这对姿控系统设计也是一个不能回避的难题。
     
    发动机推力调节难
    SpaceX的“蚱蜢”验证机主发动机为泵压式液体火箭发动机,大范围的推力调节对燃烧、涡轮泵、阀门等各组件要求较高,需要实现较宽范围推力调节的发动机系统配置。
    “目前国内液体泵压式火箭发动机尚不具备大范围推力调节能力,其性能参数和相关系统配置在设计之初就没有考虑推力调节的要求。为实现推力调节,必须在现有发动机系统配置基础上开展包括静态特性分析和动态特性分析在内的深入研究,最终确定相对合理、可行的发动机推力调节方案,同时结合各型发动机的各组件自身固有属性,提出一个较为合适的调节范围。”六院西安11所9室高级工程师孙亮说。
    孙亮还强调:“大范围调节阀技术是实现发动机推力调节能力的最重要关键技术之一。发动机推力调节范围以及偏差要求与调节阀门的动作精度直接相关。此外,阀门还必须适应较高的混合比偏差控制。我国以后对可重复使用火箭的研究,如果也采用有动力方式的回收,这一部分将会是发动机设计的一个重点。”
     
    可重复使用火箭需要“一双腿”
    SpaceX将该计划命名为“蚱蜢”,与该火箭下面一双“蚱蜢腿”密不可分,而这是该火箭的着陆支撑机构。
    在可重复使用火箭返回过程中,一个不可缺少的系统就是着落支撑机构。
    “着陆支撑机构承受着陆支撑缓冲火箭子级着陆时的冲击,以保证子级着陆过程中的稳定性。”五院508所回收着陆技术室工程师陈旭说。
    可重复使用火箭的着陆过程属于硬接触过程,接触时间短、冲击过载大。着陆支撑机构在保证强度的同时,需要具有良好的缓冲功能,减小对子级结构的冲击过载。
    还有就是倾斜姿态及水平速度适应技术。着陆支撑机构需要具有高可靠性,并能适应着陆过程火箭倾斜姿态及具有水平速度的情况,保证着陆过程中的稳定性,防止火箭子级在受到横向力时发生倾倒,造成对箭体的损毁。
    另外一个不可忽视的问题是,着陆支撑机构位于火箭发动机周围,所以其热防护性能要高。火箭子级着陆过程中,主发动机点火减速,热环境恶劣,着陆支撑机构必须要具备抗发动机喷流的热防护能力,否则熔化或是变形,都会导致前功尽弃。
    可重复使用火箭有回收体质量大、热环境恶劣、细长体形状稳定难等特点,对可重复使用火箭的着陆支撑机构的设计要求高。
    “其难度比‘阿波罗’登月舱的着陆支撑机构设计难度还要大。”陈旭说。
      
http://210.82.31.84:9000/rp/fs/cp/98/36/20130424/3/content_3.htm

点评

看来不光是我们在关注,航天业内人士也很关注SpaceX。有蚱蜢在前面探路也不错,呵呵~  发表于 2013-4-24 21:57
cmj9808 发表于 2013-4-24 19:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 cmj9808 于 2013-4-24 20:13 编辑
shaolin1254 发表于 2013-4-24 19:17
3
还将突破四大技术难点

航天报的这篇报道写的很不错。

PS:
目前国内液体泵压式火箭发动机尚不具备大范围推力调节能力,其性能参数和相关系统配置在设计之初就没有考虑推力调节的要求。

孙工的意思是YF100不具备节流能力?大范围指的是多大范围?印象中泵压式火箭发动机节流能力很少有低于70%的,如果这还不够大岂不是没有哪个泵压式火箭发动机具备大范围推力调节能力,包括SpX的Merlin 1D

点评

记错了,我只记得CECE/RL10可以节流至10%  发表于 2013-4-25 12:14
Merlin1是针栓式的喷注器设计,理论上推力调节范围可以很大  发表于 2013-4-25 08:41
貌似RD180可以在47%~108%范围工作,YF100应该没这么大范围。  发表于 2013-4-24 22:02
 楼主| hkhtg090201 发表于 2013-4-25 06:32 | 显示全部楼层
SpaceX”公司的“蚱蜢”火箭样机飞行高度达到250米
  
新闻发布时间:2013-04-24
  
  [据美国航天网2013年4月23日报道] 最终可能用于研发完全重复使用发射系统的“蚱蜢”试验火箭比以往飞得更高,达到80层楼高度,并顺利在发射场着陆。
   
  “蚱蜢”火箭样机由私营航天企业太空探索技术公司(SpaceX)建造。2013年4月19日,在SpaceX公司位于德克萨斯州麦格雷戈的火箭研发基地,该火箭飞到250米高度,盘旋一会后着陆。
   
  此次历时一分钟的飞行试验是“蚱蜢”火箭的第5次试验。此次飞行高度比该火箭3月7日创造的80米记录的三倍还高。
  
  “蚱蜢”火箭高度达10层楼,装配有“猎鹰”-9火箭的第一级贮箱,“猎鹰”-9火箭曾在无人货运任务中发射“龙”太空舱到国际太空站。
   
  “蚱蜢”火箭使用1台“隼”发动机(“猎鹰”-9火箭使用9台),依靠四个金属脚架垂直着陆。SpaceX公司正通过“蚱蜢”火箭试验研发完全可重复使用火箭所需的技术,这样能使航天飞行更低廉有效。
  
  今年SpaceX公司将初次尝试修复从海面回收的“猎鹰”-9火箭第一级。在获得大量经验和数据后,该公司最早将于2014年将经过回收整修并安装了着陆装置的火箭第一级带回发射场进行试验。
  
  “蚱蜢”火箭过去四次飞行所达的高度分别为2.5米、5.4米、40米和80米。(中国航天系统科学与工程研究院 张肇瑞 陈杰)

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怎么觉得红色部分是翻译的问题?今年是尝试海上“降落”,没听说这级能完整回收并改造用于明年的正式测试啊?  发表于 2013-4-25 08:05
joki 发表于 2013-4-25 09:46 | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2013-4-24 19:52
航天报的这篇报道写的很不错。

PS:

仔细想了一下,国内如果从助推复用起步,目前可选的只有2.25米模块和3.35米模块。
但,2.25米模块干重不过是6、7吨,3.35米模块也不过是14、5吨。按蚱蜢的套路来,算上防热系统、姿态控制小发动机、起落支架、末段垂直降落所需燃料等等,假设增重100%,进入末段垂直降落姿态时总重分别为14吨和30吨。问题是,YF100的设计能分别节流到14/120=11.7%和30/240=12.5%工作吗?这显然是不可能的。
目前的助推设计,不适合直接套用蚱蜢的模式。F9在设计之初恐怕就考虑了复用的问题,其发动机推力选择和布局有所考量,特别是中间一台发动机无论是推力、还是位置都比较合适,再适当节流就可以满足需要。
所谓YF100调节范围不够大,孙工或许暗含有这个意思吧。。。
PS:以目前的基础搞助推复用,或许得改滚控方式。YF100改为固定,加装大推力游机,游机兼顾滚控和末段垂降,这样无论是推力量级还是节流范围都比较灵活,还节省主发动机寿命。
cmj9808 发表于 2013-4-25 12:18 | 显示全部楼层
RL-10/CECE可以节流至10%,但它是膨胀循环,如果增加一个预燃烧室恐怕很难节流到这个程度,RD-180的50%可能就是极限了。如果要采用VTVL,只能采用类似Falcon 9的多引擎布置,着陆时单台节流至50%,总推力仅相当于起飞推力的5.5%。

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照这个技术路线来,国内现有的两款助推设计肯定是不适合的。估计一级可以5米模块并联9台YF100,或者是并联9台YF77发展来的60吨级甲烷机,搞两级复用的。  发表于 2013-4-25 13:47
cmj9808 发表于 2013-5-3 12:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 cmj9808 于 2013-5-3 12:57 编辑

Grasshopper 2.0的着陆支架,看起来像是复合材料制造的,展开机构使用高压He驱动,展开后“翼展”约18米,整个支持系统总重约2吨

Elon Musk ‏@elonmusk

F9R (pronounced F-niner) shows a little leg. Design is a nested, telescoping piston w A frame. pic.twitter.com/H49TSS2CYl
Giacomo Balli ‏@BigBall

@ElonMusk is it hydraulic?

Elon Musk ‏@elonmusk

@BigBalli High pressure helium. Needs to be ultra light. All 4 legs together (~60 ft span) weigh less than Model S.

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wow,看着像超大号天线。4条腿总共2吨,图里这么大个家伙才500kg?不简单。。。  发表于 2013-5-3 13:43
rhZhao 发表于 2013-5-3 14:05 | 显示全部楼层
液压伸缩?估计材料是全碳的

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气压  发表于 2013-5-3 17:53
pockn 发表于 2013-5-6 08:49 | 显示全部楼层


这张图有人看过么?


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我觉得这图除了箭体,比起之前的那个动画里的要靠谱得多!至于着陆架,我觉得75楼的图有相似之处!就是此图的其中一部分 @joki  发表于 2013-5-6 11:45
首见,这大概是艺术家想象图,很多细节都不对。最喷血的是点一侧两台发动机,不怕一跟头栽下去么。另外v1.1一级很长,这个长径比显然小多了,发动机整流罩也不靠谱。看了75楼的实物图,着陆支架大概也不对。  发表于 2013-5-6 11:24
山药蛋 发表于 2013-5-6 23:20 | 显示全部楼层
个人认为问题的关键在于发射市场,现在中国一年的火箭的生产能力是二十几发,如果重复使用20次,可以发射四百多次,即使把世界上所有的发射任务都揽来也不够。因此,技术虽然是制约火箭可重复使用的一个因素,但更关键的是发射市场,一年没有千次级的发射需求,发展可重复使用没有意义。
山药蛋 发表于 2013-5-6 23:27 | 显示全部楼层
“目前国内液体泵压式火箭发动机尚不具备大范围推力调节能力,其性能参数和相关系统配置在设计之初就没有考虑推力调节的要求。”说的不全面,YF-100是有推力调节能力的,70-100%没有问题。

当然了,这个大范围是个笼统的词,多少是大多少是小,没有量化。象YF-100这类的发动机,调节到50%是可以的,但40%以下就有困难了。
 楼主| hkhtg090201 发表于 2013-5-8 08:15 | 显示全部楼层
与美国太空港(新墨西哥洲)签署3年的协议,在那里进行下一阶段测试。

Santa Fe, N.M. (NMSA PR) – Governor Susana Martinez today announced that Space Exploration Technologies Corporation, or SpaceX, has signed a three-year agreement to lease land and facilities at Spaceport America to conduct the next phase of flight testing for its reusable rocket program. The company will be a new tenant at Spaceport America, the state-owned commercial launch site located in southern New Mexico.



http://www.parabolicarc.com/2013/05/07/spacex-to-test-grasshopper-at-spaceport-america/


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SpaceX现有及计划中的发射场或实验场有几个了?佛罗里达、范登堡、德克萨斯、新墨西哥洲?  发表于 2013-5-8 09:58
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