航空航天港

 找回密码
 注册会员

QQ登录

只需一步,快速开始

返回列表
楼主: Nighthawk
收起左侧

[原创] 后航天飞机时代可复用天地往返运输工具的发展

[复制链接]
wzb9504 发表于 2011-7-16 20:24 | 显示全部楼层
你对科幻文字表述的很优美,可是,我要求的是客观确切的判断标准。一个可以实现的技术方案,首先需要物理原理(确定的)的支持,其次,一个接近技术标准的基本模型或一个原理验证模型。另外有多家机构验证其工程理论的可行性,这样可以确定它本身不是科幻类吧。
zhang 发表于 2011-7-16 20:39 | 显示全部楼层
回到 RLV 的话题。最理想的 RLV 设计是 X-33 / VentureStar 那一路, SSTO,100% reusable, 操作费用最低。但关键技术,复合材料 LH2 箱和 Linear Aerospikes 发动机,目前还没有实现。我希望有一天 DARPA 会像接手 X-37 那样接手 X-33, 那样会有点意思。

差一点,复杂一点的 RLV 需要 Drop Tank 或 Flyback Booster, 这两种想法在 1960 年代设想 Shuttle 的时候都考虑过,尤其是 Flyback Booster, 现在也有类似的设想。难度在于要设计一个 Boeing 747 那么大的东西,垂直发射,飞得比 X-15 更快更高,再飞回来,在跑道上降落。这样的工程,别说在 1960 年代,即使是现在,可以说非常非常难。可能的收益无法抵消开发的成本,所以到现在还只有想法,没有实际的行动。

还有更差一点的部分 RLV, 就是像 SpaceX 那样尝试回收 Falcon 9 的第一级。这种思路其实花不了多少钱,但从海里回收一个火箭级,修复那些引擎,推进剂箱什么的,保证那些东西像新的一样正常工作。这样非常麻烦,收益不是很显著。
zhang 发表于 2011-7-16 21:16 | 显示全部楼层

想玩硬科幻,首先看看数字。假设 railgun 可以代替 stage 1, 发射出去的弹丸相当于 second stage + payload fairing + payload. 以 Atlas 501 为例,LEO mass 小于 10 t, centaur stage mass 大约 22 t, PLF mass  4 t. 这样 payload 的质量比远小于 50%。 别忘了飞行的过载和加热和现实中的火箭 second stage 经受的过载和加热不在一个数量级上。结构和热防护都要加固,这样 payload 的质量比将远远小于目前的 27%, 这样 railgun 的能量需求又要上去了,就不是 1000 倍了。当然, 1000 倍也好, 10000 倍也罢,就是个数字嘛。
wzb9504 发表于 2011-7-17 07:42 | 显示全部楼层
你就说它们的净载荷与末级(含整流罩)质量比吧。
这样 payload 的质量比将远远小于目前的 27%? 目前的火箭可以达到2.7%,恐怕是极限了吧。夸张了10倍。上次 东方红说长征2B的成本是2亿人民币 是2千万美元,我不相信你们没有常识,这只表明你们缺乏客观的态度。

点评

拜托老弟脚踏实地,先制订出一个投资一万亿美金的电磁发射系统规划来吧。  发表于 2011-7-17 10:47
wzb9504 发表于 2011-7-17 07:48 | 显示全部楼层
即使不能达到50%的有效载荷比,也远远高于火箭吧。所以这样的辩解没有任何意义。
F-117 发表于 2011-7-17 09:08 | 显示全部楼层
还是需要实际的行动啊!
wzb9504 发表于 2011-7-17 10:29 | 显示全部楼层
关键是需要投入啊,在没有大规模的投入以前,都只能做些简单的测试。如果上马重型火箭和载人登月计划,这些项目包括等离子推进器等其他先进技术的研发就会延迟甚至取消。我们认为,即将完成研发的长征-5完全可以满足未来20年的需要,根本不需要重型火箭这种耗资巨大 意义有限的工程。至于载人登月,现有技术条件下,成本太高。应该等待先进电推成熟后,载人登月才比较现实。

点评

讨论等待不等待,没意义,也许明天出个什么突发新闻,这些讨论全部作废.  发表于 2011-7-17 15:05
hkhtg090201 发表于 2011-7-17 15:06 | 显示全部楼层
wzb9504 发表于 2011-7-17 10:29
关键是需要投入啊,在没有大规模的投入以前,都只能做些简单的测试。如果上马重型火箭和载人登月计划,这些 ...

算了,30~50年后的事情的讨论还是适可而止吧,有这些时间,转发一些知名专家或网站对电磁发射的看法、进展,让大家自己判断好了。
wzb9504 发表于 2011-7-17 16:30 | 显示全部楼层
电推美俄都即将开始大规模应用啊,中国现在奋起直追也许有机会,投入足够的话,10年内还是有望达到相当的水平,就可以采用电推 推动30T级的飞船至环月轨道了,这样明显要比做重型火箭性价比高,电推的研发成本低的多,效率却高很多倍。采用火箭登月明显不具备性价比,一旦登月和重型火箭立项了,未来格局就定了。这不是30年以后的事,而是现在的事
wzb9504 发表于 2011-7-17 16:41 | 显示全部楼层
东方红  拜托老弟脚踏实地,先制订出一个投资一万亿美金的电磁发射系统规划来吧。  发表于 2011-7-17 10:47
==========================================================
电磁发射系统投资基本上达到了千亿美元的级别,所以全球恐怕也只能做一家了,而且他的运载能力基本上覆盖全球需求量,也就是说它以极低的发射成本,和巨大的发射能力,基本上会垄断全球发射市场。这个系统也奠定了一个大国霸主的地位。
wzb9504 发表于 2011-7-17 16:44 | 显示全部楼层
即使未来以国际空间站的合作形式 共同研发,显然技术领先者拥有更多的话语权
wangwang623 发表于 2011-7-17 17:45 | 显示全部楼层
wzb9504 发表于 2011-7-17 16:30
电推美俄都即将开始大规模应用啊,中国现在奋起直追也许有机会,投入足够的话,10年内还是有望达到相当的水 ...

电推、离子推进虽然比冲大,但推力太小太小,作为火箭的末级用于深空(远距离航行)还行。想把航天器送出地球,非重型火箭莫属,登月计划再怎么样,重型火箭都是必须的。而且地月之间的距离又不是太远,推力小(意味着加速度也小)的电推、离子推没有任何实际的意义。
既然电磁发射那么有前途,至少要先简单设定一个发射场景(轨道长、载荷重量),然后用中学的物理公式理论上验证一下这个发射方式的可行性才行(包括电磁末端速度、电磁弹射的加速度、电磁装置的发射功率,然后对比一下现阶段所能达到的激光发射时电能消耗的最大功率)。没有这个可行性的前提,一切都是虚幻。
F-117 发表于 2011-7-17 18:02 | 显示全部楼层
wangwang623 发表于 2011-7-17 17:45
电推、离子推进虽然比冲大,但推力太小太小,作为火箭的末级用于深空(远距离航行)还行。想把航天器送出 ...

分析的很透彻
zhh894217 发表于 2011-7-17 19:38 | 显示全部楼层
"电推美俄都即将开始大规模应用"
"采用电推 推动30T级的飞船至环月轨道"

那你就说说美俄是怎么大规模应用的啊,是直接将30吨的飞船送上低轨,还是环月啊
我看你是钻进牛角尖了

点评

这个“大规模”在哪呢,呵呵。。。请w兄三思呀  发表于 2011-7-18 13:04
wzb9504 发表于 2011-7-18 08:18 | 显示全部楼层
wangwang623 发表于 2011-7-17 17:45
电推、离子推进虽然比冲大,但推力太小太小,作为火箭的末级用于深空(远距离航行)还行。想把航天器送出 ...

等离子推进器当然不能直接把飞船从地面直接推到环月轨道,必须依靠长征-5改进型火箭发射到近地轨道,等离子推进器开始工作,慢慢加速,就可以进入环月轨道。欧洲的探月飞船就是这么做到的,从低轨到环月轨道仅消耗量58公斤推进剂。
你可以用长征2 的发动机和箭体拼出长征5吗?以你的逻辑 长征-5也就不要做了,长征2的发动机推力不够?现在的电源技术是否发展到了极限,不可以突破?做科研,不是做工厂,一切拿现成的东西拼凑。
wzb9504 发表于 2011-7-18 08:23 | 显示全部楼层
zhh894217 发表于 2011-7-17 19:38
"电推美俄都即将开始大规模应用"
"采用电推 推动30T级的飞船至环月轨道"

请您自己费心点 找资料。我简略的说点,美国2012计划在国际空间站实验450千瓦的等离子推进器,俄罗斯计划2012完成核动力飞船的设计,2018完成研发,够了吗?

点评

大毛的核飞船计划,建议你当硬科幻解读。  发表于 2011-7-18 13:04
wzb9504 发表于 2011-7-18 08:25 | 显示全部楼层
俄罗斯的核动力飞船功率达1兆瓦 预计最终可达10兆瓦
wzb9504 发表于 2011-7-18 08:44 | 显示全部楼层
长征5目前低轨最大可以达到25吨,如果加长助推器和芯级,提高发动机效率,应该有潜力达到35吨,长征2原来最大推力是7.6,现在最大已经超过10吨,约提高了30%。以目前长征5的推力,一般的应用都绰绰有余,即使载入登月,采用2发长征5,就可以分别将飞船,登月舱及上面级发送到低轨了,登月舱采用等离子推进器提前发送到环月轨道(时间比较长 约4个月) 与后到达的载人飞船对接。如果采用重型火箭,研发需要10年 耗资达数百亿资金,且使用成本高昂,且只能用于载入登月,这样非常浪费,因为耗资巨大,载入登月也只能象征性的玩一把,结局和美国登月一样,高潮后就阳痿了。
rottenweed 发表于 2011-7-18 10:07 | 显示全部楼层
wzb9504 发表于 2011-7-18 08:23
请您自己费心点 找资料。我简略的说点,美国2012计划在国际空间站实验450千瓦的等离子推进器,俄罗斯计划 ...

这里有我原来写的一个关于火箭发动机推力和功率的帖子,你可以参考一下进行计算。
火箭发动机的功率计算

比如这个450千瓦的等离子推进器,如果取比冲是5000秒的话,推力就是20牛顿不到。在漫长的以若干年计算的行星际航行中,或者是卫星的轨道维持上,这种推力够用了。但是在发射阶段或者是几天就要到达月球的发射轨道,这种推力可以忽略不计。
对一艘20吨重的飞船,这个发动机可以产生10^-4个g的加速度,一天大概可以提供100米/秒的速度增量,但这个对发射来说仍然太小了。
说到功率,现在卫星的整个太阳能板的供电能力也就是10千瓦级别的。至于发射核反应堆提供能量,目前的技术导致的重量和当前的反核气氛都不许可。

当然,电推进的前景看好。同步卫星的轨道维持的电推进以后会是标准方式,行星际探测器也有可能。但是在起飞阶段和初始加速阶段,这个还在短期看不到出路。

另外,希望你可以用火箭最基本的齐奥尔科夫斯基公式算一下,也不会动不动爆出“电磁发射的航天器加个末级,有效载荷比依然有望达到50% ”这种话来。
wzb9504 发表于 2011-7-18 10:15 | 显示全部楼层
rottenweed 发表于 2011-7-18 10:07
这里有我原来写的一个关于火箭发动机推力和功率的帖子,你可以参考一下进行计算。
火箭发动机的功率计算 ...

美国的显然是核动力的,空间站实验 450千瓦可以满足。另外,你把贴看仔细点。没有说等离子推进器可以地面发射。 齐奥尔科夫斯基公式只是对化学火箭的 不适于电磁发射。

点评

你的那个“加个末级”,就必须要用齐奥尔科夫斯基公式。考虑到阻力,只会更糟糕。 不管是核动力还是离子推进,目前的质量都很可观的。  发表于 2011-7-18 10:18
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册会员

本版积分规则

QQ|小黑屋|航空航天港 ( 豫ICP备12024513号-1 )

GMT+8, 2019-7-18 19:35 , Processed in 0.312001 second(s), 19 queries , Gzip On.

技术支持:飞腾网络

© 2001-2018

豫公网安备 41019702002513号

快速回复 返回顶部 返回列表