【2016-01-28】【转】SpaceX的发展与思考。 写的很好所以转了。
坎巴拉太空计划吧
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你虐了个 楼主
转载自渣浪某博 链接贴不出来会被当做广告删帖。先看原文去搜图上的id吧。
原文没有标题,这个标题是我给起的。不够贴切还请见谅。
删了我三次贴了,别再删了。
2016年01月28日 15点01分 1
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你虐了个 楼主
自从2010年起来,美国的SpaceX(太空探索技术公司)已近乎发展成为了一种流行文化。有狂热的粉丝,也有相关的文化图腾,更有无数力挺的跨界著名关注者。目前,已被许多营销团体或者个人包装用于各类营销目的。
当然,这种现象并不奇怪。截至2015年末该公司的“猎鹰9”火箭(Falcon-9)完成了至少6次发射,把多颗航天器送入轨道。作为一种LEO酬载13吨、典型发射任务报价只有5400万美元的“经济适用型”中型运载火箭,“猎鹰9”的实用、可靠已经得到证明。而这并非SpaceX最著名的地方。
猎鹰9”迄今进行过4次一子级垂直回收试验,这是去年12月唯一成功的那一次
最吸引眼球的是——迄今为止“猎鹰9”回收型进行了4次一子级垂直回收试验,有一次获得圆满成功(载荷入轨+回收成功),剩下的几次也部分成功(载荷入轨+回收失败)。
众所周知,SpaceX的创始人埃龙·马斯克并非航天专业出身,但是自创办SpaceX以来,搞得有声有色。这一切是怎么做到的?
2016年01月28日 15点01分 3
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你虐了个 楼主
梅林”发动机生产流水线
除了发动机,“猎鹰9”还大量选用商业、工业级电子元器件,相比较昂贵的宇航级器件,不仅有效降低了成本,这些器件采用的技术更先进、性能指标更好,比如说CPU,宇航级CPU比商业、工业级产品至少落后两代。“猎鹰9”毕竟不是卫星、不是深空探测器,它的工作寿命以分钟计、而非以月、以年计,商业、工业级元器件只要经过严格测试,辅以有针对性的辐射防护,完全可以在火箭上使用。
SpaceX的电磁干扰(EMI)测试室
在研发/生产管理上,互联网行业投资人出身的埃隆·马斯克把该行业的管理体制和组织架构引入SpaceX,采用扁平化管理模式:公司内部没有通常意义上的部门划分,甚至没有组织机构图,各领域的员工平等地参与技术研讨、设计和开发等工作,研发与生产的联系更为紧密,抛弃了不必要的繁文缛节和复杂低效的冗长管理流程。有一个不能保证真实性的故事,姑且算个段子吧,可见SpaceX的管理风格:“猎鹰9”研发工作的早期,某次发射前,经过计算和分析、一子级发动机的喷管需要调整面积比。如果是传统的航天系统作风,这个调整从请示报告再到层层批复、直到最终实施,最快也要一个星期。SpaceX不走这个套路,现场的技术负责人当场拍板,工程师马上拿着工具就去把喷管剪掉一截,前后统共几个小时,搞定。得益于这种扁平化管理、互联网基因,加之NASA全力支持,提供了大量设备、设施和智力支援,SpaceX长期保持着研发、生产团队的精干高效,公司曾经多年维持在数百人规模,2012年才扩张到千人,在有效控制人力成本的同时、保证了研发工作的高效率,“猎鹰9”火箭从方案论证到首飞,仅用了四年半时间。
埃隆·马斯克等SpaceX的高管层在监看火箭发射:典型的互联网公司风格
2016年01月28日 15点01分 5
第一张图那个喷管是……铜的?
2016年01月29日 00点01分
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你虐了个 楼主
项庄舞剑——“醉翁之意不在酒”的一子级回收复用技术
行文至此,有一个结论已经跃然纸上:SpaceX的“猎鹰9”火箭,是一款使用货架产品+成熟技术,并且大胆运用新材料、新工艺,性能较好、成本控制非常成功的“经济适用性”火箭。但是SpaceX在2015年最吸引眼球的地方,并不是“猎鹰9”的技术成熟与价格低廉,而是它的一子级回收复用试验。虽然多次试射磕磕碰碰,只有一次陆上回收取得了成功,但是“猎鹰9”回收型所采用的主发动机减速+垂直回收模式无疑是开创性的,埃隆·马斯克更是频频放话,要凭借这个技术实现航天发射的“白菜化”,把单位质量发射成本降低1/20,震惊世界。对此,外界褒贬不一,心悦诚服、深信不疑者有之,半信半疑、谨慎观望者有之,更有人嗤之以鼻、认为这纯属嘴炮牛皮……那么,“猎鹰9”的一子级回收复用,真的能兑现埃隆·马斯克的豪言、颠覆国际航天发射市场的格局?或者,这根本就是“项庄舞剑,意在沛公”?
“猎鹰9”火箭一子级回收现场照片(到目前仅有的一次成功)。而马斯克则宣布,这枚子级不会复用……
根据目前披露的技术细节和相关数据,我认为,SpaceX并不是把“猎鹰9”的一子级回收复用当作忽悠,但是,也未必真的寄希望于大幅度降低发射成本,他们另有深远考虑。
第一,主发动机减速+垂直回收,符合“猎鹰9”的技术特点。它的一子级发动机单台推力适中,以节流降推力模式运行、正好可以给一子级减速、缓冲,辅以气动格栅翼+RCS+着陆支架,垂直回收是一个很合理的技术选择,在技术上没问题。以埃隆·马斯克本人追求挑战的个性、以SpaceX技术团队的锐意进取,他们一定非常喜欢这个具有开创性的好主意,哪怕仅仅是技术积累的角度,这件事情也值得做。
既不先进,也不强劲的9枚引擎,并联推动了一枚很不错的火箭
第二,“猎鹰9”一子级回收复用,在降低成本方面是否有巨大收益,高度存疑。要回收复用一子级,在一、二子级分离的时候,一子级必须保留相当数量的燃料,初步估算大约10%或者略少,这等于增加了很大的死重(数十吨),再加上用于姿态控制而额外增加的子系统、着陆支架,一子级的干质量也会有明显增加。”猎鹰9“本来靠减重实现了还算不错的运载系数,这些增加的重量不仅吃掉了减重的成果、更是增加了大量一子级死重,必然导致酬载减少。粗略估计,LEO酬载有可能减少10%,也就是说,回收复用一子级、至少要节约540万美元,经济上才能收支平衡。
按照SpaceX自己公布的数据,“猎鹰9”一子级的制造成本大约1500万美元,复用一子级、必然要大修,真的能够节约540万美元?梅林发动机不是什么高端货,九台发动机大修后复用,能省下多少钱?“猎鹰9”的箭体本来就榨干了材料的潜力,回收后的箭体经历了低温、高温、震动和冲击的考验,出现材料疲劳和结构损坏的可能性很大,到底还能有多大的剩余价值?航天运载工具的回收复用是多年来全世界航天人的梦想,NASA的航天飞机早就做到了高价值部件回收复用,但是经济性却被证明纯属呵呵呵~还不如一次性使用的运载火箭呐!
理想丰满但现实骨干的典型——航天飞机项目。其重复使用对经济性的意义,被证明只能用“呵呵”二字来形容
2016年01月28日 15点01分 7
然而M1D先进的很。。。各种黑科技有没有。。。各种多次点火,变态低压高TWR,稳定性也各种好。。。。
2016年01月28日 15点01分
@Wavechaser42 然而比冲不够好,所以电推大法好~[滑稽]
2016年01月29日 14点01分
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Annabelle_V3
:星际迷航企业号的反推[滑稽]
2016年01月30日 01点01分
航天飞机还好吧,只不过发射次数少,每次打上去100t左右,费用也就比同等级火箭贵一点,功能也多很多,只不过现在不需要了
2016年01月30日 08点01分
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你虐了个 楼主
第三,虽然一子级回收复用未必能降低发射成本,但也不一定增加发射成本。前面列举了一子级复用需要增加的子系统:姿控平台,气动格栅翼,RCS,着陆支架,这些东西并不会大幅度增加火箭的制造成本;“猎鹰9”也未必每次发射都能碰上恰到好处的酬载、把火箭的性能吃干榨尽,这种情况下,一子级回收复用损失的酬载、恰好消耗了这部分多余的运力。以上两点综合考虑,只要选择执行合适的发射任务,回收复用型的任务成本很可能和标准型火箭相差不大,也就是说,在验证和完善一子级回收复用技术的同时、不一定付出额外的经济代价。
第四,“猎鹰9”一子级回收复用技术,也许现在不能降低发射成本,但是将来有这个潜力。梅林发动机比较廉价,回收价值低,但是别忘了NASA的货架上还有SSME这样的高端货,更何况NASA也正在研制高压补燃循环液氧煤油发动机,如果哪天“猎鹰9”火箭、或者是SpaceX的其它型号火箭,用上了牛逼的发动机,一子级回收复用的技术经济性优势就很明显了。“未雨绸缪”,这句古话是很有道理的。
最后,一子级回收复用,对于SpaceX在资本市场的运作大有裨益。“猎鹰9”回收复用型火箭只需要保持一定的发射频次,就足以不断制造新闻话题,在资本市场制造一系列概念,SpaceX公司从中获得的利益是显而易见的——大家不要忘了埃隆·马斯克是啥出身,人家可是做风险投资发家的,公关和资本运作的技能点满格!
上述这些,就是SpaceX创造出“奇迹”的原因。而这却是一个只有在美国这种不正常的市场内才能实现的“奇迹”。
重型猎鹰项目,计划于今年首射。其并联多达27台发动机,很有可能接下苏联时代N1的大旗……
苏联时代计划用于其登月项目的N1超级火箭。照片从其壮观到几乎能诱发密集恐惧症的第一子级发动机喷管群方向拍摄。并联过多引擎,最终导致该火箭变得极不可靠,多次发射失败。最终,N1的失败也葬送了苏联的登月计划,也宣告了这种堆砌式的火箭模式的破产。40年以后,马斯克是否会重蹈覆辙?
然而现在,这个“奇迹”似乎有被透支的迹象——重型猎鹰项目,即将在今年试飞。
马斯克似乎已经习惯在特斯拉上堆砌锂电池的做法,打算彻底将这种办法用到火箭之上——重型猎鹰将由3支“猎鹰9”捆绑,这也意味着发动机数目将达到骇人的27台……
下一期,我们将就上述问题探讨一下SpaceX未来的隐忧。更将汲取其先进思想,联系中国航天的现状,就我国的太空事业的现实问题做出探讨和展望。
【全文完】
2016年01月28日 15点01分 8
N1就是败在控制上,毕竟三十多台引擎当年技术又不咋地.......空间叉这么牛逼的控制系统完全不用疑虑安全性的问题
2016年01月28日 15点01分
@AerojetX 还有NK-33的变态室压。。。137的自身TWR完全就是室压疯狂堆出来的。。。。
2016年01月28日 15点01分
@Wavechaser42 毛子的材料有优势,不虚
2016年01月28日 15点01分
@Wavechaser42 因为NK33性能变态但工作极不稳定毛子才研发的RD191
2016年01月29日 06点01分
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你虐了个 楼主
这篇文章是业内的专业人士写的。大伙可以来看看。
2016年01月28日 15点01分 9
level 12
主要是NASA没什么钱了新的东西基本都是旧货小改。。。。死重大一直是中国火箭的通病吧。。。
2016年01月28日 15点01分 10
这样结构冗余度高点,国内毕竟炸了就是大事故。不像商业公司可以老板认倒霉掏钱了事。
2016年01月28日 15点01分
@WH950412 怕丢脸说得过去,但是这干质比真的挺醉人的说[喷]
2016年01月29日 12点01分
level 13
其实我在想世界上只有太空x用到环形供油是因为引擎相同吧?[咦]
2016年01月28日 15点01分 11
八成可能
2016年01月28日 15点01分
level 7
闪诶棠巴笛悠垂淌拱
2016年01月28日 15点01分 12
level 11
航天飞机虽然先进,但是死在了效率上,要求什么都全最后单次发射好多功能都用不到,额定载荷用不满,还要在太空开一个养绿场,动不动就要出舱检修,隔热瓦都经不起头盔轻轻一碰的东西实在不知道有啥商业意义,真正的产品就是用来用的,用坏再生产,而不是摆着当大家闺秀养的。Space X技术比较成熟但是本身就是针对性的产品,没啥累赘,回收不成功也罢反正现阶段火箭基本都是用完扔的,能回收一次就大赚一笔,所以不管成功率多少,都得试着往死里回收。
这么看来,skylon在未来会不会还没有真正制造就被新技术淘汰?
2016年01月28日 15点01分 13
云霄塔的用途应该不单单只是快递员这么简单吧?[咦]
2016年01月28日 15点01分
@2209920555SHE 肯定不是,不过号称每公斤1000美元加上技术成本与风险在回收火箭面前有点悬
2016年01月28日 15点01分
@dsskywalker 的确,这成本有点高啊[黑线]
2016年01月28日 16点01分
@2209920555SHE 又想到一个问题,地球不是坎星,大气中那几马赫的离心力对重力的抵消微乎其微,相当于从一个垂直速度很低的状态下起飞没有重力转向,那引擎要多大的推力?虽然说可以抬起机头靠大气冲浪产生升力,再入速度下航天飞机尚且要抬头40度,非再入满油状态下不会直接用加速度分量抵消吧
2016年01月28日 17点01分
level 13
看完觉得涨姿势了啊。[真棒]
但是对回收后F9的可靠性又不那么有信心了,结构减重那么多,把冗余吃的差不多了,对于重复发射会不会影响太大?
2016年01月28日 15点01分 16
一级不是再入,应该问题不大,文章数据太少,主要靠猜[滑稽]
2016年01月29日 00点01分
level 13
写得还行,然而细节值得吐槽的地方太多了。。。。
2016年01月28日 15点01分 17
level 13
Space X的文化图腾什么鬼[喷]
2016年01月28日 22点01分 19
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