已取消的SpaceX项目:猎鹰重型推进剂交叉进给

猎鹰重型 prior to the STP-2 launch (Credit: 伊隆·马斯克(Elon 麝香))

We’重新发布了有关SpaceX及其一些项目的新系列文章,这些文章从未见过。诸如Red Dragon,Falcon 5,空中刹车着陆脚,Dragon Lab,可重复使用的Falcon上级平台,F9R-Dev2等更多内容!

已宣布放弃的SpaceX项目之一是 交叉进纸 的功能 猎鹰重型。这是在侧面助推器和火箭之间进行燃料转移的独特方式’的核心。这个想法是,每个旁侧助推器除了拥有自己的发动机外,还将为九个中心核心发动机中的三个提供燃料和氧化剂。因此,仅剩余的三个中心核心发动机将从中心核心箱供应。使用这种方法(实际上从未使用过),到侧面助推器分离时,中心核心将仅消耗其罐中推进剂的15%。这导致更有效地使用推进剂,从而导致更高的有效载荷能力。

首先,让’回顾火箭级之间推进剂转移概念的历史。 1947年,Mikhail Tichonravov提出了 平行阶段。在他的计划中,使用了三个平行的助力器,但是中央级的发动机从侧面助力器供油,直到耗尽并报废。这种方法比传统的顺序过渡更有效,因为第二阶段的引擎永远不会只是空载。

后来,苏联人进行了工程研究,比较了具有连续级和并行级的火箭,以及有无级间燃料转移的情况。这项研究的结果是 R-7塞米约卡 火箭。它成为今天的基础’的联盟号火箭,但它没有’实际上使用阶段之间的燃料传输。 2015年,有计划将交叉进给技术用于俄罗斯火箭 安加拉5V。可以找到燃油系统图 这里。 1998年,Tom Logsdon中也出现了交叉送纸的想法’s book 轨道力学:理论与应用他叫它的地方 芦笋分期.

2011年4月,SpaceX宣布他们希望对其超重型运载火箭Falcon Heavy使用交叉进给。但是,该计划是在启动“猎鹰重型”的最初合同任务之后再进行开发的。

使用交叉进纸将使Falcon Heavy的有效载荷容量增加多少?不幸的是,很难找到带有和不带有交叉进给功能的Falcon Heavy性能分析。但是,有一些非官方的估算值,但是请把所有数字都加一小撮盐。另外,以下计算是基于较旧版本的火箭,而不是最新的Block 5。

Reddit用户some_brave 试图计算 到2016年,火箭的有效载荷容量将增加多少。他计算出Falcon Heavy的容量(当时对LEO为54,400公斤,对GTO为22,200公斤)将通过交叉进给增加到LEO的60,000公斤和对GTO的24,900公斤。

还有另一种表达交叉进纸技术优势的方法。作者 2012年的这篇文章 计算得出,交叉馈电会使Falcon Heavy重获0.5 km / s的delta-v。

下表列出了带有交叉进纸功能的Falcon Heavy的另一个性能估算值, 由Reddit用户ProjectThoth制作。的“FH – No Crossfeed” version is based 上 2011年官方有效载荷容量。 FH-R表示火箭的可重用变体。正如您所看到的,非官方的交叉进给收益计算估计有效负载容量增加了10%至15%。为了进行比较,您可以检查当前版本的Falcon Heavy Block 5的官方有效负载容量,而无需交叉馈送。

在飞行过程中跨阶段转移推进剂是一个艰巨的工程问题,当它已经使已经很高的有效载荷容量增加10%时,可能就不值得解决。最重要的是,猎鹰重型’自2011年以来,由于Merlin发动机性能的改进和其他Falcon的升级,即使没有交叉进给技术,其有效载荷容量也已提高了17%。原来如此’真是令人惊讶 伊隆·马斯克(Elon 麝香) hinted in 2016 由于不需要提供交叉性能,因此不会开发交叉馈送。

为了在无交叉进纸的情况下优化性能,Falcon Heavy ’在飞行的第一阶段,中央核心油门降低以节省推进剂,并且在侧面助推器分离后,油门又回升。 Delta IV Heavy的工作方式相同。

猎鹰重型带有明显节流的中央核心(来源:布雷迪·肯尼斯顿)

It’如果SpaceX不是’t focusing 上 星际飞船,他们最终可能为Falcon Heavy开发了交叉进纸。但是由于Starship不需要这种技术,无论如何它最终都会取代Falcon Heavy,因此交叉进给似乎是死胡同,因此被无限期取消或推迟。

这篇文章是 最初以捷克文出版 由JiříHadač撰写,然后由VlastimilŠvancara翻译成英文。

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rocket_scissors

我以为SpaceX目前正在开发可重用的上层平台。

scr00chy

不再。马斯克说他们’完全专注于Starship。

Ken

马斯克说了很多话… Like ..a lot

Illuminati

麝香 很多东西… Like ..a lot

Ultimato

他们正在研究新的Starship + Super Heavy建筑。在这种情况下,Starship是可重用的上层阶段。 F9和FH的可重复使用的上层级尚未开发,因为最终他们设想这两个都将被Starship取代

PunkRocketeer

波音公司设计的Delta IV Heavy计划在EMD阶段使用交叉进给系统。然而,事实证明实施起来很困难,其重量和复杂性抵消了很多好处。我强烈感觉到跳频也会发生同样的情况。