SpaceX官方曝光了安装在星舰底部的三台猛禽发动机(图1-3),其安装方式与早前NSF猜测完全一致,等边三角形布置,安装在同一个贮箱底的发动机架上(图4、5),这个设计有几个值得思考的点:
1.贮箱底承受了几乎所有发动机产生的推力,这和前几天火箭院研发的用于某新型火箭的5米直径锥底结构贮箱思路如出一辙(图7),简化传力结构,降低结构质量。但火箭院的做法是采用新型锥底承力,而SpaceX依旧采用传统球底(图6)。
2.众所周知,目前几乎所有的VTVL火箭在着陆阶段都是依靠一台位于箭体中心轴线的发动机完成着陆(图9)。该位置发动机反推可以只产生减速效应而不附带其他额外力矩,适用于悬停稳定后的垂直降落。
3.中心单台反推发动机的思路很合理,控制率简单,发动机布置容易。但却极易发生单点失效,着陆阶段一旦这台发动机点不着,回收铁定完蛋。这并非危言耸听,重型猎鹰首飞时(图8),芯级就因为点火剂不足,着陆点火失败,直接坠入海中。
4.着陆失败对于货运发射并不致命,失败了大不了火箭不要了,但是对于以载人为目标的星舰却是绝对不能接受的。
5.目前星舰的三台发动机全都不在箭体中心轴线上,反推时无法避免产生额外力矩,这就要求着陆阶段不能垂降,而是倾斜下落,反推力矩逐渐摆正姿态,着陆前瞬间恰好垂直。控制率远比单发复杂,姿控压力也大,看起来纯属自己给自己添麻烦。但唯一的优势就是三台发动机可以互为备份,一台点不着下一台替代。在不考虑失效连锁反应的前提下能显著提高可靠性。
6.以上均为猜测,有兴趣的可以留言讨论。
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