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[话题讨论] 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

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CDer:000089760
发表于 2020-10-11 17:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 白云居士 于 2020-10-11 20:16 编辑

看到还有很多人把希望寄托在几十年来一直在炒作和憧憬的空天飞机体系上,甚至认为这是比可回收复用火箭更先进的正路。
这是典型的陷在过去的深坑里出不来的表现。

其实传统概念里的空天飞机,也就是水平起飞,依靠自身动力爬升加速到高超音速,然后自己入轨或者发射二级载荷入轨,然后本体再水平飞回机场这种模式, 是在早期实在没有别的办法时,为了实现可复用而构思的一条技术路线。这条路线吻合传统观感,在希望的加持下,相对让人容易接受。因此也就一直被当做了人类航天的主要希望。

但是这个路线的问题太大,基本上注定只是一条歧路,
因为首先,这种技术路线最核心的优势,就是可以利用大气层中的氧,为此必须要有一套复杂的技术装置,比如传说中的涡轮基超燃冲压动力装置,从低速时靠类似涡扇发动机那样吸取大气中的氧,高速时要能够在狂风中点燃火柴的超燃冲压,继续利用大气中的氧。一直到飞行到较高速度。

但是任何事情,只谈收益,不谈成本,就是在骗人。
我们看要想实现这一点需要做到什么:
首先必须同时具有多种动力装置(哪怕是组合起来的),涡轮发动机,冲压发动机,超燃冲压发动机,乃至最终要入轨的火箭发动机。
其次,要具有一架飞机所具有的东西:机翼,尾翼,进气道,起落架等,这些全都在吞噬宝贵的结构效率。
最终,空天飞机命中注定的要陷入一个悖论之中“:如果冲出大气层,就没有氧可用,它的利用氧的优势就成了笑话,而如果一直在大气层内冲击加速,就必须经受住在大气层内高速飞行时所带来的高的动压和气动加热。

利用大气的氧越多、持续的时间越长、加速到的速度越高,对自身结构和抗烧蚀所提出的挑战就越大。这是共生的关系。
于是我们看到,几十年来空天飞机绞尽脑汁的利用各种方式来抵抗这些挑战,什么冷却燃料循环降温,发汗模式,抗烧蚀材料等等。
但是很显然,迄今为止,能够自我平衡的相对理想的技术状态依旧达不到。因为很显然上面说的那个悖论是不可能消除的。



可以看一下大气层的厚度图,一款飞行器不管在几十公里高的大气层内飞多久,最终还是要继续向上抬升高度并继续加速和入轨的。

当然可以放低技术标准,比如不追求一级入轨,不追求第一级提供太多的△V,而更依赖第二级的火箭发动机去加速。但当对第一级的技术要求放的太低时,它的技术价值也就越低,最终成为鸡肋。

当然,还有一个问题,就是规模,现在对人类来说,研制一款起飞重量30吨级的战斗机,或者200吨级的轰炸机,就是很大的事情,需要投入巨大资源克服巨大困难。而一款空天飞机呢?想依靠它来运货上太空,如果想让它能运送几吨级的话,这个空天飞机的规模就要十分庞大了,这对于现阶段来说,带来的困难就更大,

因此可预见的时期内,最多人类(不管美国还是中国)最多能研制出一款两级入轨,第二级靠火箭发动机入轨的,1吨级的航天发射系统。 本质就是一款小号的,第一级从垂直回收变为水平降落的猎鹰9火箭。 而很显然,其效率和经济性远不如猎鹰9。这又能有多强的生命力呢?


所以总的来说,猎鹰9以及即将问世的星舰,其实已经指明了技术方向。 而空天飞机这条技术路线,最多是出现一两款缩水示意版显示一下自己还没死透,但各国的重心必然要围绕垂直发射垂直回收这种模式来推进。


火箭很简单,速度达到几马赫时就已经冲出大气层,因此浑身就是一个很薄的壳体就足够了, 所以我们就以作为第一级助推来比较。 垂直回收的火箭其总体结构几乎没有一点是多余的,就是能承受住内部燃料舱的压力,承受住发射时竖向的那些重力和动压就差不多了,而对于抗热,就在底部做一些防热处理,然后就是加几个格栅舵和着陆支架,就差不多了。 而空天飞机需要做多少准备呢?组合发动机,燃料降温,覆盖大半个飞机的抗烧蚀设计,机翼尾翼等结构,起落架,进气道等装置,这种情况下先不说复杂度和成本,光是这个结构效率,恐怕就已经抵消掉了可以利用大气中的氧所带来的优势。

于是空天飞机也就成为了类似50年核聚变的,“30年”后大放异彩的技术。


PS:本文只谈作为航天载荷发射的价值, 至于有些人所谈的大气层内高超音速研究,带动超燃冲压发动机和某些类型的高超音速飞行器发展等的科研或军事价值, 不在讨论之列。
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CDer:001118227
发表于 2020-10-11 18:18 | 显示全部楼层
亚轨道飞行器不会死。
商业和科研发射不要他没关系,军队会要的
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CDer:001118227
发表于 2020-10-11 18:20 | 显示全部楼层
是啊,火车刚出来的时候贵族骂斯蒂芬森是SB。
是啊,发电机刚出来的时候贵族骂法拉第是SB。
空天飞机怎么样,拭目以待呗,反正这个项目军事价值很高就是了。
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CDer:001124628
发表于 2020-10-11 18:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
火箭太贵了→1、回收火箭复用,2研制完全复用的航天载具(航天飞机、空天飞机)→现有材料技术工程技术条件下很难实现航天载具完全复用→马斯克内心独白1“火箭是贵,但是燃料不贵,一级回收复用就很好了,完全复用以后再说”→马斯克内心独白2“新材料是好,可以尽可能提高干质比,同样的一级燃料可以把更多的载荷送上轨道,但是新材料太贵了,不好玩,可是燃料不贵啊,要不我做大火箭,只要一级能复用,成本就降下来了,多个几十吨燃料算什么”→内心独白3“发动机不够大,那么我能不能多用几个发动机造大火箭?什么?发动机多了可靠性下降?不对啊,发动机多了,如果有个别不正常也可能只造成推力损失吧?要不试试?”→马斯克狂喜:哎,可以哦
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发表于 2020-10-11 18:33 超大游击队员 | 显示全部楼层
技术的发展会是不可能变成可能,从N1火箭的失败,到现在大家都推崇小发多发并联设计。
与空天飞机有关的技术近几十年也再进步中,它的命运到底怎么样,现在下结论还为时过早,还是再等等吧。

反正大国有能力不做选择,全部都要。
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CDer:001129456
发表于 2020-10-11 18:49 超大游击队员 | 显示全部楼层
拿现在去推测未来,不靠谱。一个国家也不可能一条路走到黑。
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CDer:001155525
发表于 2020-10-11 18:52 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re.只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

中国是超级大国,人多资金多市场大,多种技术路线并存发展,百花齐放,才能占领科技制高点。单赌某一方向那是小日本人做法。
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CDer:000937065
发表于 2020-10-11 19:07 超大游击队员 | 显示全部楼层
这贴多年后必被挖坟,赶紧前排留爪。
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CDer:000089760
 楼主| 发表于 2020-10-11 19:09 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

weiyuandao 发表于 2020-10-11 19:07
这贴多年后必被挖坟,赶紧前排留爪。

欢迎欢迎,很多技术问题就得需要这样刺激一下才会真的去思考
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CDer:001118227
发表于 2020-10-11 19:28 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

本帖最后由 seele01 于 2020-10-11 19:32 编辑
白云居士 发表于 2020-10-11 19:09
欢迎欢迎,很多技术问题就得需要这样刺激一下才会真的去思考


感觉您说的没错。
飞机在入轨方面铁定是不如火箭的,好像也只有中国人和美国人愿意淌这滩浑水。
我比较好奇云霄塔的火箭循环模式真的能实现SSTO吗?如果可以的话LEO运载系数应该挺好看的吧...
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CDer:001156466
发表于 2020-10-11 20:00 超大游击队员 | 显示全部楼层
这个贴要超过5年—10年才能有答案。现在争论毫无意义。
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CDer:001186999
发表于 2020-10-11 20:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
留名,坐等挖坟
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CDer:000424960
发表于 2020-10-11 20:11 超大游击队员 | 显示全部楼层
虽然很多时候我不赞同楼主的观点,但是本帖所述我觉得有一定道理。作为外行,我既无力证实也无力证伪。只能若干年后看现实走向了。
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发表于 2020-10-11 20:23 超大游击队员 | 显示全部楼层
seele01 发表于 2020-10-11 19:28
感觉您说的没错。
飞机在入轨方面铁定是不如火箭的,好像也只有中国人和美国人愿意淌这滩浑水。
我比 ...

预冷发动机理论上可以把吸气式发动机和火箭发动机无缝连接。如果发动机能搞定,确实可以实现单级入轨。
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CDer:001171259
发表于 2020-10-11 21:00 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

每次看到你都恶心,从来没有见过这样一个厚颜无耻的逆向民族主义者。

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CDer:000089760
 楼主| 发表于 2020-10-11 21:18 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

白马星峰 发表于 2020-10-11 21:00
每次看到你都恶心,从来没有见过这样一个厚颜无耻的逆向民族主义者。

不知道你心里的逆向民族主义者的标准是什么,但看样子是很神奇的
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CDer:001083921
发表于 2020-10-11 21:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
空天飞机需要和天钩配合使用才有价值,但是都能造天钩了用可回收的1级火箭把载荷送到天钩所在的位置效率更高
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CDer:001181098
发表于 2020-10-11 21:31 超大游击队员 | 显示全部楼层
白云居士 发表于 2020-10-11 21:18
不知道你心里的逆向民族主义者的标准是什么,但看样子是很神奇的

看你表演了很多年,其实也不全是神经病文章。但不管你说什么,以我不到半个世纪的经验,凡是动不动说“最”和“只有”的,都是扯淡。
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CDer:001083921
发表于 2020-10-11 21:32 超大游击队员 | 显示全部楼层
白马星峰 发表于 2020-10-11 21:00
每次看到你都恶心,从来没有见过这样一个厚颜无耻的逆向民族主义者。

像我就极其厌恶逆向民族主义和nt一样的猪队友,逆民那本身是精神外国人,帮外国那是自然,极端红就是这种猪队友在事实上帮助敌人却还以为在爱国,什么东西一极端就成了nt
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CDer:001160561
发表于 2020-10-11 21:38 | 显示全部楼层
我觉得分析的还是挺有道理的,也许空天飞机需要更先进的能源形式来实现呢
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CDer:001118227
发表于 2020-10-11 21:47 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

不夜城下 发表于 2020-10-11 21:31
看你表演了很多年,其实也不全是神经病文章。但不管你说什么,以我不到半个世纪的经验,凡是动不动说“最 ...

有干货就亮,没有就憋着。
三观不合不是否认对方观点的有力理由。
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CDer:001181098
发表于 2020-10-11 21:51 超大游击队员 | 显示全部楼层
seele01 发表于 2020-10-11 21:47
有干货就亮,没有就憋着。
三观不合不是否认对方观点的有力理由。

那你是憋着还是放呢?
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CDer:001118227
发表于 2020-10-11 21:52 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

不夜城下 发表于 2020-10-11 21:51
那你是憋着还是放呢?

我没料。所以我存了楼主的链接,过几年再来看。
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CDer:000227629
发表于 2020-10-11 22:12 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

不知不觉中~~~~~整流罩也三手货了。。。。。

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CDer:000227629
发表于 2020-10-11 22:14 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

lhp_sg 发表于 2020-10-11 22:12
不知不觉中~~~~~整流罩也三手货了。。。。。

噢~~~~前两手还是海捞的。。。看来之前说的,海捞只能复用一次的说法已经被打破。。。。嗯,第三次是树女士接到的~~~网接。。。另一片是新货,Ms.chief海捞~~~~~
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CDer:000139318
发表于 2020-10-11 22:21 超大游击队员 | 显示全部楼层
楼主倒还是有料的,虽然有时候说话让很多人不舒服。目前空天飞机技术水平还不够。回收,复用,看起来是不错。我就纳闷了,以前为什么大把的航天发动机都是一次性的呢?美帝的航天飞机为啥也是复用的,成本为啥就这么高呢?不就是个燃料钱吗?
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CDer:001177104
发表于 2020-10-11 22:22 | 显示全部楼层
留贴为证,这个预测让时间来证明吧。科技上什么路线都要试用。
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CDer:001176113
发表于 2020-10-11 22:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
看到你名字都恶心,还有那一堆马甲,像极了狗腿子

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CDer:000176731
发表于 2020-10-11 22:46 超大游击队员 | 显示全部楼层
败败败 发表于 2020-10-11 20:00
这个贴要超过5年—10年才能有答案。现在争论毫无意义。

至少二十年
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发表于 2020-10-11 22:50 | 显示全部楼层
就问楼主一个问题,发射基地有几个?机场有多少?不要太绝对了,任何事物都有其存在的价值。
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CDer:001118227
发表于 2020-10-11 22:52 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

乐团首席大法官 发表于 2020-10-11 22:28
看到你名字都恶心,还有那一堆马甲,像极了狗腿子

年少不知ID贵...
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CDer:000515401
发表于 2020-10-11 23:01 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

白云居士 发表于 2020-10-11 19:09
欢迎欢迎,很多技术问题就得需要这样刺激一下才会真的去思考

话别说满,当心被……
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CDer:001188077
发表于 2020-10-11 23:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
要承认美帝SX的思路很好,很成功,要必要继续摸着美帝的石头过河
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CDer:000097696
发表于 2020-10-11 23:06 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

本帖最后由 chendreamy 于 2020-10-11 23:11 编辑


不需要,10年之后可以见证。 官方的说法 2035年商用,航班化运营
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CDer:000286889
发表于 2020-10-11 23:17 超大游击队员 | 显示全部楼层
这啥东西。。。

长远看最正确的是当然是空天飞机了。
因为加速度小可以把各种身体条件的人送上去。

你说设备?只要外空间制作就行了。3d打印这种加工设备运上去。别的材料要么就地取材,要么电磁发射一大坨上去,反正又不运人。

猎鹰9在现在这个时间段有优势,长远看就是个风帆蒸汽船啊。
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CDer:000974464
发表于 2020-10-11 23:49 | 显示全部楼层
   嗯 比钱学森还牛
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CDer:001109843
发表于 2020-10-12 00:02 超大游击队员 | 显示全部楼层
火箭比冲这么低,上限摆在那里。
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CDer:001055673
发表于 2020-10-12 00:09 超大游击队员 | 显示全部楼层
能把太空当天空才是王道,你再怎么复用也会有一部分丢掉,而且复飞周期长,毕竟还要重新组装,航天飞机失败并不是他理念错了,而且技术水平不够,成本下不来,一个时期有一个时期的代表,但是你敢说这是唯一的?20年前你敢信可以随时随地通过一个板砖与人面对面交流?
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CDer:000089760
 楼主| 发表于 2020-10-12 07:51 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

驷凤的辉煌 发表于 2020-10-12 00:09
能把太空当天空才是王道,你再怎么复用也会有一部分丢掉,而且复飞周期长,毕竟还要重新组装,航天飞机失败 ...

以星箭为例,它丢掉哪一部分了? 需要怎么重新组装了? 你怎么断定它一定复飞周期长?

其实你的这种思维方式,是一种很常见的“潜意识的偷换概念”:
你觉得它既然叫空天飞机,于是就类似飞机,于是飞机比如客机军机都可以轻松再次出动且次数极多,于是空天飞机也会复飞周期极短,随便从某个机场就能起飞,像飞机一样执行任务,成本低,效率高 .......

但是你自己都提到了航天飞机,这个也带飞机,为什么就既不快也不便宜呢?
这可能和预想的空天飞机水平起飞带来的更像飞机的视觉观感有关。但是不要忘了,为了能够水平起飞,它需要一套远比火箭更复杂的动力,需要远比航天飞机更困难的防热设计,还有航天飞机没有的高难度的进气道设计,即使搞成了,它飞一次也不会是某些人想象的那样是个小事情。

至于说到时间,早几十年的专业期刊里对空天飞机的分析介绍就很多了,国外就在热情腾腾的着手研制或者预研了。时间远比手机早多了。
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CDer:001157414
发表于 2020-10-12 08:08 | 显示全部楼层

RE: 只有马斯克的猎鹰9-星箭才是正确的技术路线,空天飞机等都是坑

猎鹰9应该是正确的技术路线,但不是唯一正确的技术路线。尤其是重型猎鹰9,真是个好东西。
但马斯克的星链,却让人怀疑他的真实身份,让人怀疑他搞这么大事业的终极目地。星链,才是让人“细思极恐”的东西。
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