「獵鷹斯基」:俄羅斯研發類似SpaceX的可回收火箭

2020-10-07 13:41:04
五郎

評論員,關注戰略問題、軍事歷史、軍事裝備。

「獵鷹9」火箭在2019年進行回收著陸試驗(SpaceX 網站擷圖)

【香港輕新聞】據《航天愛好者網》引述俄羅斯消息,俄羅斯聯邦航天局(Roscosmos)於5日發布了新一代可回收式商業化運載火箭,名為「阿穆爾(Amur)」。火箭的設計方案顛覆性地一改俄羅斯一貫的蘇聯設計風格,直接「本土化」了一個使液化天然氣為燃料的俄版「獵鷹9」火箭。「獵鷹9」就是美國商業航天公司SpaceX的可重複使用重型運載火箭,美國科技網站直接稱呼此一火箭為「獵鷹斯基(Falconski)」。

消息指,「阿穆爾」火箭全箭採用液氧+液化天然氣為推進劑,兩級設計。一級火箭採用第一節垂直反推回收(VTVL),裝有5台RD-0169A發動機,推力100噸左右。二級火箭與SpaceX類似,是一次性使用,同時採用與一級火箭相同的發動機:真空版RD-169V,但只有一台,推力110噸左右。

「阿穆爾」火箭設計構想圖(《arstechnica》網站擷圖)

 

火箭性能與特點

火箭高55米,起飛重量360噸,直徑4.1米,整流罩直徑5.1米,一級火箭安裝有回收用的可收放式著陸支架和柵格舵。執行近地軌道運送任務時,採取可回收作業運載能力為10.5噸,如採取不回收作業,運載能力為12.5噸。高於目前「聯盟2」火箭的8.5噸運載能力,但與「獵鷹9」最新型號的運載能力仍有相當大差距。

俄方特意強調,火箭貯箱將採用共底設計(註1),使到火箭零件數減少約一半的同時,一級火箭發動機還具備推力冗余設計,在其中一台發動機發生故障關機的情況下,其餘發動機可以增大推力並延長燃燒時間,同樣確保任務成功。俄方稱,該設計可將火箭的可靠性提升至0.99,而目前絕大部分運載火箭可靠性都不到0.98。

「阿穆爾」火箭在投入使用初期,設計目標為使火箭能重複使用10次,遠期設計目標為重複100次。

「阿穆爾」火箭回收方式構想圖(《arstechnica》網站擷圖)

回收方式與「獵鷹9」相當一致

「阿穆爾」火箭回收方式則極其類似「獵鷹9」的海上回收,一級火箭分離後不掉頭飛回,而是沿近似拋物線軌跡進行異地回收。結合俄羅斯地廣人稀、國土廣大的特點,火箭最終會在陸地著陸。目前暫定著陸點選在俄遠東的哈巴羅夫斯克地區靠近鄂霍次克海的南部海岸地區著陸,但最終著陸點還在規劃中。

一級火箭的中央發動機在每次發射中將進行三次點火:第一次是上升段點火;與二級火箭分離後的下降段則第二次點火進行「再入推進(Entry Burn)」,同時由柵格舵進行姿態控制;到著陸時則再點火進行最終的「著陸推進(Landing Burn)」。

「獵鷹 9」回收過程示意圖(《StackExchange》網站擷圖)

著陸後會將剩餘的推進劑洩放,然後收起著陸支架和柵格舵,倒放裝進集裝箱,然後可選擇鐵路運輸返回翻修場,也可能選擇使用世界最大載重量的米-26重型直升機運回。

在火箭翻修上,俄方表示將大量採用無損檢測技術,減少拆卸翻修工作量。發射設施也將高度簡化與商業化,將配套觀景平台、可供參觀的整備車間、全自動無人值守發射系統等等。

消息指,「阿穆爾」火箭項由現在至2026年首飛,預估需投入700億盧布研發經費,約合9億美元,希望每次發射成本能控制在2200萬美元左右,為「獵鷹9」的三分一。

SpaceX創始人馬斯克在Twitter上評論阿穆爾(Amur)火箭時指:「這是朝正確方向邁出的一步,但它們應力爭在2026年就實現完全可重複使用」。

註1: 共底貯箱是指用一個共底將一長貯箱分割成兩個獨立推進劑貯箱的貯箱結構形式。對於雙組元推進劑的發動機系統,特別是採用低溫推進劑時,採用共底貯箱是十分有效的。

By 2020-10-07

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