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楼主: 贝尔纳多特
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[原创] 海龙(Sea Dragon)的传奇

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joki 发表于 2018-11-16 15:45 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-16 11:52
海龙都用了氢氧二级,上面级还变回美油?

低干质比挤压循环氢氧上面级适合高速深空任务么?
hyperion 发表于 2018-11-16 16:42 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-16 15:45
低干质比挤压循环氢氧上面级适合高速深空任务么?


你大约代入火箭公式算下就发现,对于大约4600M/S以下速度增量的任务,5倍干质比,430S比冲的挤压氢氧上面级比11倍干质比,330S比冲的液氧煤油上面级更有优势,能丢更大比例的载荷。氢氧推进剂的密度大约是液氧煤油的四成
joki 发表于 2018-11-16 17:02 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-16 16:42
你大约代入火箭公式算下就发现,对于大约4600M/S以下速度增量的任务,5倍干质比,430S比冲的挤压氢氧上 ...


这么大规模煤油上面级干质比才11是不是太低了?其次不还得考虑在轨待机蒸发抑制难度?
最后刚才讨论的是低成本,这俩谁便宜恐怕不好说。
hyperion 发表于 2018-11-16 17:09 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-16 17:02
计算结果是变化的,你得看载荷和上面级的比例关系。其次不还得考虑在轨待机蒸发抑制难度?
最后刚才讨 ...

如果固定干质比和比冲,载荷比例与速度增量是一一对应的呀。既然第二级都用了氢氧,那么说明价格不是问题。当然长待机时用什么还要商榷,但至少高轨任务应该用氢氧三级的
joki 发表于 2018-11-16 17:16 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-16 17:09
如果固定干质比和比冲,载荷比例与速度增量是一一对应的呀。既然第二级都用了氢氧,那么说明价格不是问题 ...

你手速太快,上帖子修改了。
我的意思是,如果载荷小(其实就是超高速任务),对于干重敏感,煤油的反而可能性能更优。比如直射冥王星之类。
价格我是基于现在体系考虑的,海龙的经济性是未证明的。即便以你计算的指标,我也觉得搞煤油的比较便宜,何况性能相当。
hyperion 发表于 2018-11-16 17:51 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-16 17:16
你手速太快,上帖子修改了。
我的意思是,如果载荷小(其实就是超高速任务),对于干重敏感,煤油的反而可 ...

确实,挤压循环火箭因为干质比较低,在高速度增量区间确实变成了“反常”的燃油比液氢更强。
再考虑煤油火箭比液氢火箭便宜很多,那么两级煤油似乎更有优势。
俺论断上面级宜用液氢是基于海龙的设计,如果假设海龙的设计合理,那么上面级自然也应该选择液氢。而且超高速度增量任务终归是很少的,对于绝大多数高增量任务LTO、直送GEO也就到头了吧?
但仔细算来,假设氢氧430s、干质比5,煤油330s、干质比11,则两者优势转换点为4800m/s速度增量时,从这里看的话,即使对于LEO任务,两级煤油都更有优势。
当然了前面有说,海龙的载荷系数高达2.5%,而前面的干质比得不出这个性能。如果干质比更好的话,比如6 Vs 13.5,则优势转换点会升高到6km/s以上。此时氢氧+煤油就有很大优势了。
hyperion 发表于 2018-11-16 17:53 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-16 17:02
这么大规模煤油上面级干质比才11是不是太低了?其次不还得考虑在轨待机蒸发抑制难度?
最后刚才讨论的 ...

对于挤压循环设计(前面一直分析的是海龙火箭的挤压上面级),将煤油上面级干质比设定为11也不算太低吧?
你这里有关于挤压循环火箭干质比的资料吗?另外干质比越高,氢氧方案的优势就越大呀!假设两种火箭的单位储箱体积干重都是一样的,则煤油与氢氧火箭的干质比对标应该为:
5  11
6  13.5
7  16
很显然氢氧火箭的性能随干质比增加提高的更明显
joki 发表于 2018-11-16 18:14 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-16 17:53
对于挤压循环设计(前面一直分析的是海龙火箭的挤压上面级),将煤油上面级干质比设定为11也不算太低吧? ...


上面级没必要非得用挤压循环,燃气发生器循环的液氧煤油低成本设计已经够便宜了,搞个300~400吨级的才几个钱。这里为了某种信念非用挤压循环,反而未必有性价比。至于氢氧的,哪怕是燃气发生器循环,也快赶上D4H。挤压循环我不了解,是否便宜也没有搞成的证明,按松鼠说法只有超大规模才有经济性,中型火箭就没有竞争力,那这个规模的恐怕够呛。
低成本,技术难度,可实现性是几个维度的事情。特别是这种流产项目,很难放在一个恰当的体系里综合衡量。
所以,我觉得仅考虑上面级配套这种火箭运力(火箭本身可行性和性价比忽略),还是传统泵压的燃气发生器循环煤油设计更符合低成本要求,因为都是可衡量的。
hyperion 发表于 2018-11-16 18:20 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-16 18:14
上面级没必要非得用挤压循环,燃气发生器循环的液氧煤油低成本设计已经够便宜了,搞个300吨级的才几个钱 ...

前面都是基于海龙是合理设计做出的假设。其实挤压循环也就用在第一级/助推级上还算可能有优势。毕竟可以像固发一样落海回收,复用时清洗一下即可。
其实海龙应该从小做起,先搞了海蜥下面级才是。
喵科动物 发表于 2018-11-16 19:27 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-16 18:20
前面都是基于海龙是合理设计做出的假设。其实挤压循环也就用在第一级/助推级上还算可能有优势。毕竟可以 ...

有个验证版海马,普通规模的火箭,做过水下点火试车。
http://www.astronautix.com/s/seahorse.html

另外航天飞机最初的助推器方案也是挤压式的,用跟F1同等推力的TRW针栓喷注器发动机,溅落回收,后来为了降成本改了固推。
喵科动物 发表于 2018-11-16 19:38 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-16 18:14
上面级没必要非得用挤压循环,燃气发生器循环的液氧煤油低成本设计已经够便宜了,搞个300~400吨级的才 ...

这种大型低性能挤压一级有点类似一级半火箭的大固推。
一级的主要作用是把二级送到平流层以上,然后使用高比冲的氢氧机,而且发挥真空喷管的比冲优势。
hyperion 发表于 2018-11-16 19:46 | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-11-16 19:38
这种大型低性能挤压一级有点类似一级半火箭的大固推。
一级的主要作用是把二级送到平流层以上,然后使用 ...

话说很不理解海龙的第二级设计,如果干质比水平不够的话,氢氧级的性能其实都没有煤油级好。因为相同设计下水平下,煤油级很容易多装150%重量的推进剂。因此在低干质比水平下,性能表现会好很多。前面估算过,如果干质比分别是5、11,比冲430s、330s,那么只有在4800m/s速度增量内,氢氧挤压级才有优势。
也既海龙其实还不如就做成两级煤油挤压的,或者上面级换成传统泵压设计。
Lsquirrel 发表于 2018-11-16 22:16 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-16 11:54
用来做助推器呢?能比固推便宜吧?起码复用起来似乎很容易,伞降海面溅落即可,清洗一下加注推进剂就能 ...

NASA当年航天飞机助推器选择,三个方案:S-IC改,挤压循环液推,固体助推器。最后选择了固体助推器,原因是它研制成本最低,虽然使用成本最高。
人并不比猴子高明多少,预算紧张的时候朝三暮四也屡见不鲜
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喵科动物 发表于 2018-11-17 00:13 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
Lsquirrel 发表于 2018-11-16 22:16
NASA当年航天飞机助推器选择,三个方案:S-IC改,挤压循环液推,固体助推器。最后选择了固体助推器,原因 ...

S-IC改是垂直起降版本吗?
hyperion 发表于 2018-11-17 06:45 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
Lsquirrel 发表于 2018-11-16 22:16
NASA当年航天飞机助推器选择,三个方案:S-IC改,挤压循环液推,固体助推器。最后选择了固体助推器,原因 ...


那么大的助推器为了省研发费用也能理解,但是小点的助推器呢?为什么挤压液推也没有应用呢?因为军工需要固推?还是挤压液推只有复用时才有优势?
喵科动物 发表于 2018-11-17 10:46 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-17 06:45
那么大的助推器为了省研发费用也能理解,但是小点的助推器呢?为什么挤压液推也没有应用呢?因为军工需 ...

液体推进剂密度不如固推,室压上不去的情况下比冲也没优势
hyperion 发表于 2018-11-17 11:37 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2018-11-17 10:46
液体推进剂密度不如固推,室压上不去的情况下比冲也没优势

就是一次性用没优势呗
joki 发表于 2018-11-17 11:43 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-17 11:37
就是一次性用没优势呗

指标跟钢壳固推差不多,一次性不如搞固推算了。
喵科动物 发表于 2018-11-17 11:56 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-11-17 11:37
就是一次性用没优势呗


实际上能不能比泵压液体火箭便宜都不一定。

现有液体火箭的发动机占整箭成本的比例也许有一半多,泵系应该不超过三分之一。

挤压发动机的室压0.8到2MPA,仅有一般的“低室压燃气发生器循环” 4到8MPA的一半以下,推力室直径需要增加50%以上。

为了省掉泵,全面提高推力室、箭体和储箱增压系统成本是否值得?
喵科动物 发表于 2018-11-17 12:24 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-11-17 11:43
指标跟钢壳固推差不多,一次性不如搞固推算了。


钢壳固推的超高强度钢不耐液氧低温,做毒发还行(可能需要防腐蚀涂层?),推进剂密度也略高。

小直径挤压毒发火箭,以前有个OTRAG,做到过亚轨道发射,然后因为德国的国际关系被废掉了,在非洲的设施还被(当时刚上台的)卡大佐捡了破烂。后来残余团队变成Interorbital systems,万年跳票现在基本凉了。
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