设为首页收藏本站

爱吱声

 找回密码
 注册
搜索
查看: 150|回复: 10
打印 上一主题 下一主题

[工程技术] 中国的网系回收比SpaceX的夹持回收更先进

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
楼主
 楼主| 发表于 昨天 23:56 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2026-7-10 13:24 编辑
* t+ y  Y5 i* ?
- j. T9 c0 v/ w, o; x中国成功进行了运载火箭第一级的网系回收,成为世界上第二个具有可复用火箭技术的国家。% z3 @9 j! z. _* X
/ _4 s0 Y. `; T1 e4 D( x
美国SpaceX是首先实现可复用技术的,从支腿式开始。- h6 T8 u: I+ |
: k* L! k$ ^: I; j# ]1 F7 V- ?- B

% x% Y) t* A1 ~" P6 _
# s- D) g! x$ Q, J/ y支腿式对地面回收场的要求不高,技术难点都在火箭上。首先需要坚固的安装点,其次支腿强度和抗冲击力要求非常高。据估计,支腿的重量代价约10%,很占用火箭的运载能力。可复用火箭里,支腿和安装点是不可复用的,但这相比于第一级的整体价格,还是划算的。6 E* H/ ~1 y7 P' y9 s+ l3 j
% U8 r% e& K* Y8 o& m* V
下落速度控制当然重要,但支腿式的技术难点在于精确控制下落姿态,偏离垂直可能立刻造成倾倒,接下来就是爆炸。SpaceX的早期试验里,没少这样的事故。偏离垂直可以是控制问题,也可以是地面风的干扰。在海上回收的话,还会因为波浪运动造成平台倾摇,造成同样的问题。! a1 o7 W1 K* e6 G, h9 {& A

5 t: f7 u/ ^8 ^7 O4 L/ V支腿式的重心必须精确落在支腿之间,这带来很大的控制和实际应用环境的挑战,控制精度还有办法通过技术进步来解决,地面风还有可能通过顶端的侧推姿控火箭迅速回位到垂直状态,海浪影响就很难解决,简单恢复到垂直状态都不一定解决问题,还取决于支腿落地时的受力分布和平台倾摇。即使勉强落地,还有风浪中的火箭固定和不使倾倒的问题。
% C( R6 ~6 p* X  X! L& [' _' q7 Z+ G# z
' g  C5 {/ A0 r7 I* B. S1 M第二代可复用技术是夹持式,中国人喜欢形象地称作“筷子夹”。
% k* k5 C+ D3 C, m) y% ?2 Y
( ~' _/ J8 B$ x; }$ k: q
3 @  {. m& g$ `  t2 _& p, c$ n
7 S: _! v  |: }高大的回收塔上有一对钳式夹具,待回收火箭落入夹具之间时,夹具动作,夹住火箭。实际上不是直接夹住箭体,而是架住顶部格栅翼和承力耳环,把火箭“拎着耳朵吊起来”。顶部格栅翼主要用于回收时的气动姿态控制,也用作夹持时的挂钩。# G7 O+ e: {, n* p$ @6 w

  H$ W7 K' }/ N; D( r与支腿式相比,箭上重量代价降低80%以上,非常可观。翻修、复用成本也大大降低。
+ U1 j/ L) z. H# m5 D
& ?* G( O6 G' x$ y" b! m与支架式相比,夹持式更加稳定。重心在夹持点之下,这是自然稳定的。最重要的是,夹持稳定对火箭姿态不敏感,偏离垂直也不打紧,“吊住”后,就自然稳定了。当然,回收塔的要求很高,火箭精确落入夹具之间的要求也很高。
% P1 B5 t+ D5 M$ n( ^+ h" ^5 e( P0 d1 P
在珠海航展上,中国展示了改进的夹持式,单立柱的回收塔改为四立柱的回收架,双臂式夹具改为双天车式夹具2 q" u% X& h) n* x, B" C, ?5 e
& E; i- i0 W0 ~2 n; ~7 @) Q
8 S! H, J/ \: o8 ]: j# h! x
  V) F% M9 l/ P; T# B
四立柱的回收架比单立柱的回收塔更加稳定,双天车的夹臂也比双臂式的夹具提供更大的容错余量,大大提高回收操作的可靠性和稳定性。四立柱避开火箭尾焰,也有利于降低材料和构造的要求,减轻重量、降低成本。单立柱就没法避开火箭尾焰了。实际上待回收火箭的进入姿态略微朝向回收塔,塔身按设计就是正好在尾焰的喷拂之中。
6 ^0 \: n1 W8 F' {2 Z7 A# Y' ~9 U, |4 b
高大单立柱结构在大风中会有晃动,这也限制了回收操作的气象条件。相比之下,四立柱受到风力的影响小得多,只要火箭的抗阵风控制过关,风力限制小得多。
  ]8 J+ N# q4 `/ g3 c; |( Y  u3 R" ?: W4 j7 h
双天车的缺点是天车臂比较长大,相对沉重,精确迅捷又足够轻柔的夹持动作实现不易。! D9 p1 p3 b! I; s3 w
* g2 V: D4 i$ J% R" S- v# u

" ^) E! Q% h. |; Z' F
) H, ?- z/ G9 E7 B8 Q: v
) u- F3 ^5 L6 ]2 f1 i3 U; x1 T! J  @* n
与容易有的误解不同,网系回收不是像蹦极网那样硬接,而是用网系代替夹具,是四立柱夹持式的改进,不仅把顶部的双天车改成井字形网索,还在底部增加了一组井字形网索。上井字形网索的作用和双天车相同,只是有更多的承力点,分散应力,对火箭姿态的敏感性进一步降低。下井字形网索帮助迅速固定火箭,避免晃动。网索的重量也大大低于刚性夹具,动作轻柔、敏捷、可靠。上下井字形网索完成固定后,一直到回收船回到基地才解开,确保火箭在海上的途中安全。
4 ?) F) q8 b" S1 ^* q
6 y; s2 B* Q! {' H9 L$ \7 F与刚性夹具相比,柔性网索具有弹性和缓冲装置,降低回收的冲击力,提高回收安全性,降低回收挂钩的强度要求。比SpaceX的夹持式的重量和翻修成本进一步降低。长征十号乙也采用格栅翼,中国拥有格栅翼技术,加装格栅翼用于回收下降过程的气动控制顺理成章,现在也用作夹持式的挂钩。
- O" z& ^, y$ |* L# S2 l6 y/ z4 a7 L  V' L
回收船需要甲板宽大,特别稳定,船体分前后两段,中间由四立柱框架搭接,还解决了火箭尾焰对甲板的烧蚀问题。这样的船体复杂,但这完全在中国造船技术的范围之内,成本也可控。在未来,前后船体都采用双体船型也是可能的,这将是独特的四体船,更加适合四立柱的要求。
8 B# C3 A3 t2 C& r3 g% q; I8 S% d+ Z/ o
与SpaceX的夹钳式相比,中国的网系式更加轻柔、可靠、稳定,海上回收也更安全。SpaceX的单立柱回收塔基本上不可能在海上应用,任何一点小风小浪就会导致不可接受的塔顶晃动,塔越高,晃动越大,基本上没法用于回收作业。SpaceX考虑过买二手钻井平台用于海上回收,最后还是放弃了。
# y6 C, f% d, A0 D8 e( S. d  }3 g" ~2 w& H( e; n
海上回收既受到海洋风浪的影响,又有主动避开不利气候的能力。火箭发射和回收不是随便哪里都可以的,发射需要尽量靠近赤道,以最大限度利用地球自转的影响,回收则受到入轨方向的限制。但中国已经具有运载火箭机动发射的能力,与机动回收相结合,将大大增加发射窗口,提高发射频度。这样未必能保证每一次发射都在最优条件下进行,有效载荷会吃点亏,但更加宽大可靠的发射窗口同样重要。$ \0 d  `+ w  O$ N2 k9 B- @% ^

% Q" e( c, |( D; a长征十号的发动机技术还是常规的,不及SpaceX的液氢液氧先进,但中国的液氢液氧火箭已经在路上了。尽快解决可复用技术有助于加快组建低成本“中国星链”,其意义是怎么说也不过分的。更加先进、可靠、耐气候的网系回收大有可为。

评分

参与人数 4爱元 +40 收起 理由
testjhy + 10
黑洞的颜色 + 10
方恨少 + 12
李根 + 8

查看全部评分

本帖被以下淘专辑推荐:

  • TA的每日心情
    开心
    2023-2-8 04:51
  • 签到天数: 1811 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 7 小时前 | 只看该作者
    这算是国家队的可回收火箭第二次测试,就成功了,比当初Falcon 9快多了。后发优势。. i# X1 h. s3 g3 i( ]- T6 d- a
    不过上回落船边海里的火箭上面没冒黑烟,这次的冒了,估计是内部回路漏了,煤油着了。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    板凳
     楼主| 发表于 7 小时前 | 只看该作者
    moletronic 发表于 2026-7-10 10:27
    ( [/ A* e, o+ B0 u1 w6 F  I* W, [这算是国家队的可回收火箭第二次测试,就成功了,比当初Falcon 9快多了。后发优势。/ N$ W. I1 V5 @- H" ^: c( D
    不过上回落船边海里的 ...

    1 D/ s: d3 C2 z这个方案在原理上就可靠性高得多,还真是后发优势。
    5 r5 a$ I6 b+ V0 z$ T9 T. w
    8 f0 G+ @2 n2 a, k" Q$ ^. J冒烟可能是什么东西点着了,小问题。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    地板
    发表于 6 小时前 | 只看该作者
    本帖最后由 孟词宗 于 2026-7-11 02:10 编辑 / O! p% ^4 f8 _8 n1 y. V
    4 x+ U  ^$ y1 ?2 P2 W  j$ Q  n; n- i
    多年以前就说过搞回收式火箭没多大意义。SpaceX的回收看着高大上,但SpaceX 从来没有公开过完整成本结构,所有数字都来自他们的自吹自擂、哈佛案例、业内分析以及粗略估算。  y& ~/ s: G' I; E. G& W& f

    3 ~2 D" _/ ]6 k4 L& q虽然一级火箭占了制造成本的75%,但并不是说回收了就省75%。翻修成本(这点SpaceX从来不说,只是自夸远远低于预期),运输成本,回收成本(回收平台,翻造工厂,重新加注燃料等等)都要算入成本的。
      r/ R/ N5 p% s0 L& Z- L3 k2 F$ {3 e5 F4 p, U. E
    实际上,真正摊薄了成本的是超高发射率。自从奥黑改革NASA搞私有化后,SpaceX近年来占据了美国轨道发射总量的 85% 左右。
    ) z0 Q7 g' x& h+ d5 V- w% d1 k% }1 c" n7 \
    要降低成本并非只有回收一途,降低一级火箭的制造成本一样可以达到目的。而且还免了回收火箭后的不可靠性。就像这次回收的火箭冒黑烟,必须修过才能再次上天。如果问题严重,修复成本太高可能就放弃了,这不但等于没有回收还要加上检修成本。9 T6 p" A2 i- P9 {9 f% w5 {
    7 n, \7 c( ]+ b0 m5 b
    从实际发射成本上来说,SpaceX 的回收能省钱也是理想状态。下面这篇文章 比单价,中国火箭已经不输SpaceX 解释得比较清楚。理论上的每公斤发射成本并不等于实际每公斤发射成本。

    评分

    参与人数 1爱元 +12 收起 理由
    方恨少 + 12

    查看全部评分

    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 4 小时前 | 只看该作者
    孟词宗 发表于 2026-7-10 12:08& e" ~$ i) q* l* D+ F! t
    多年以前就说过搞回收式火箭没多大意义。SpaceX的回收看着高大上,但SpaceX 从来没有公开过完整成本结构, ...

    ! a' z" J2 h) @! f; ]1 r4 l* K除非你能证明回收、再加注的成本比直接抛弃还要高,你的质疑不说明任何问题。
    & e8 e. }9 w+ f8 J, ]0 h
    4 C0 \+ O1 l* M  L+ l一级成本站75%,哪怕只能回收50%甚至30%,也比扔掉75%的成本更低。2 m  ^$ |% A7 Q8 q$ ~6 D

    ( _6 r8 ]. B2 A4 `2 @, p9 DSpaceX的火箭在出动率有目共睹,发射成本有目共睹。中国不可复用已经做到SpaceX的水平的话,很好;可复用进一步增加成本优势。这一点不影响可复用技术的有用性。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    6#
    发表于 2 小时前 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2026-7-11 03:10
    3 o$ R) \$ s! Y除非你能证明回收、再加注的成本比直接抛弃还要高,你的质疑不说明任何问题。$ L3 [2 P3 {/ `/ x8 @1 e
    : O) G% v. h0 [
    一级成本站75%,哪怕只能 ...
    ; f+ N/ ^, |0 c8 R+ Z
    这没啥好争辩的。首先,没人有确实证明SpaceX真的省钱了。其次,就算省钱吧,不过是不断开一辆老爷车和不断换新车的区别。开老爷车固然表面上省钱,但代价是要不断维修,金钱成本可能低,但时间成本也是成本,还有个可靠性的问题。, e# f+ q5 l! }. U. y3 G

    ! F1 z) ?3 X3 t6 q老实说,美国搞火箭回收也是制造业空心化的表现之一。就像去古巴路上跑的全是老爷车,怀旧是怀旧,但也反映了古巴造不出新车也没钱买新车的困境。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 半小时前 | 只看该作者
    孟词宗 发表于 2026-7-10 16:05
    9 E4 W/ A8 g  ^6 S这没啥好争辩的。首先,没人有确实证明SpaceX真的省钱了。其次,就算省钱吧,不过是不断开一辆老爷车和不 ...

    5 b/ f) z! ~. J  e# d4 [  c  \- o$ p) U这样的强词夺理也只有你自己相信了。你倒是每天开一辆新车上街、一次性使用就扔掉试试?你对工程(engineering)到底有一点概念没有?
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    8#
    发表于 19 分钟前 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2026-7-11 07:23
    ' g' }6 {; W' q1 S) N8 Y0 R这样的强词夺理也只有你自己相信了。你倒是每天开一辆新车上街、一次性使用就扔掉试试?你对工程(engine ...

    ( `. @+ J* D, y6 y- ]( ?对啊,搞火箭的钱学森对于 Engineering 也没概念对吧?人家搞了这么多年而且中国当初条件那么艰苦,怎么就没想到回收火箭这招呢?
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 17 分钟前 | 只看该作者
    孟词宗 发表于 2026-7-10 17:50
    / {( E6 S& K0 J3 S' w对啊,搞火箭的钱学森对于 Engineering 也没概念对吧?人家搞了这么多年而且中国当初条件那么艰苦,怎么 ...

    9 M, l8 h! X) U) {$ k: l; x  e钱学森告诉过你他没有想到过回收火箭这一招?
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    10#
    发表于 16 分钟前 | 只看该作者
    本帖最后由 孟词宗 于 2026-7-11 07:55 编辑 1 H1 o2 i5 C7 P2 j% D6 ~
    晨枫 发表于 2026-7-11 07:52; h& J' R) V9 l  v7 i
    钱学森告诉过你他没有想到过回收火箭这一招?
    5 f: v4 P5 p1 \0 m6 f0 I2 r

    & {" Q4 I0 G6 [4 ]$ p/ x钱学森告诉过你他想到过回收火箭这一招?不过他还真的提过。他的方案类似于空天飞机。实际是装上翅膀。而这个东西,后来美国叫作航天飞机。 航天飞机的最终结局是啥不用说了吧?
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    该用户从未签到

    11#
     楼主| 发表于 15 分钟前 | 只看该作者
    本帖最后由 晨枫 于 2026-7-10 17:56 编辑
    # ^. R' l; U. h
    孟词宗 发表于 2026-7-10 17:530 Z0 i9 A- I+ V
    钱学森告诉过你他想到过回收火箭这一招?
    ' ]& J( h( Y! O8 b4 P
    5 [+ `& F& w4 Z- o* H
    你连这种下三滥胡搅蛮缠都用上了,给自己留点体面吧。
    回复 支持 反对

    使用道具 举报

    手机版|小黑屋|Archiver|网站错误报告|爱吱声   

    GMT+8, 2026-7-11 08:10 , Processed in 0.073140 second(s), 25 queries , Gzip On.

    Powered by Discuz! X3.2

    © 2001-2013 Comsenz Inc.

    快速回复 返回顶部 返回列表