为什么SpaceX星舰要使用多台小型发动机而不是少量大型发动机?
导语:为什么SpaceX星舰要使用多台小型发动机而不是少量大型发动机?spacex星舰用什么类型燃料
我认为 SpaceX 选择在“星舰”和“超大型助推器”中使用相同的推进剂和引擎(猛禽号)的原因有两个。
首先,他们计划在“星舰”上进行登陆和起飞,而该载具只需举起自身,并且在月球和火星的引力相对较小,所以“星舰”所需要的推力就不必比“超大型助推器”大很多。此外,“星舰”需要至少三台引擎来保证其冗余性以防一个失效。“星舰”使用了6台引擎来完成任务,其中3个是为了适应真空环境(轨道、月球、火星),另外3个则是为了适应海平面(在地球上降落)。因此,“超大型助推器”就需要33台引擎,可以通过减少原有的台数将东西送入轨道,但为防止某台引擎失效后需要一个备用机制,额外的引擎成为了必要。
其次是技术考虑。所有火箭发动机设计都必须在设计过程中避免燃烧不够稳定,即燃料在燃烧室中不均匀燃烧的情况,否则引擎就可能出现“快速非计划解体”的危险。因此,燃烧室越大,就越难确保稳定、平稳的燃烧。在阿波罗计划中,月球火箭第一阶段使用的F-1发动机中,燃烧室是有史以来最大的燃烧室,但在开发过程中存在燃烧不稳定性的困扰。苏联采取了另一种方法,使用了多个共享一个推进剂涡轮泵的燃烧室。而RD-170发动机保持着最大发射推力的记录,超过了F-1(7.25兆牛对6.7兆牛),用于推动苏联的能源重型运载火箭,后者发射了苏联的航天飞机。
SpaceX选择将猛禽号引擎保持在相对较小的2.3兆牛。这加上改进的设计技术,如计算流体力学,使得设计周期更快。
这里还放几张图片。
首先是Saturn V火箭第一级上的5个F-1发动机,沃纳·冯·布劳恩摆出了一个姿势。
接下来是RD-170(实际上是博物馆中的全尺寸模型)照片。
最后是一些猛禽号引擎的照片。SpaceX生产了很多猛禽号引擎,它们旨在简化生产流程,降低维修成本,并实现重复使用。