萬噸級別運載火箭是否有可行性?

時間 2021-05-30 11:24:41

1樓:qq球球

可行,不過要高比衝燃料和大直徑燃料罐和大推力引擎才能讓萬噸火箭有可行性和可靠的運載力

作為一位簡火2rss(真實太陽系)玩家,下圖是乙個兩級入軌萬噸火箭,第一級的燃料選擇很重要,由於大火箭的燃料罐直徑大體積大(也就是比較肥胖),如果選擇高密度比衝的煤油(也就是單位體積產生的比推力),這枚火箭的總質量會直接突破20000噸,煤油在rss裡面海平面比衝289秒,甲烷海平面298秒,如果你把燃料換成甲烷,這枚火箭入軌需要的質量會當場減少6000噸(兩發土星五號的質量。。。。。),當然也是簡星甲烷機單臺海平面推力有1700噸的恐怖推力。

實際上如果我們能保證燃料罐厚度不變的情況下,燃料罐增粗2倍,能裝入的燃料質量會提公升20倍,而結構質量只提公升4倍。

這枚火箭在rss(真實太陽系)中226km軌道641噸運力,海龍18000噸起飛重量只有450噸到185km軌道。

下圖是海龍火箭引數。

總質量:18000000公斤(39000000磅)。

有效載荷:450000公斤(990000磅)。(185公里(114英里)

高度:150.00公尺(490.00英呎)。)

直徑:23.00公尺(75.00英呎)。

起飛推力:350000 .00 kN(78680000磅力)。

注意,這個起飛推力由一台發動機提供……

2樓:

你造一輛載客200人的大客車有可行性嗎?

造一架載客2000人的客機有可行性嗎?

按目前人類的科技水平,應該可以,但是有意義嗎?

3樓:zi mou

我來放個嘲諷:

34;Satellite" Orion

"Midrange" Orion

"Super" Orion

Ship diameter

17–20 m40 m400 m

Ship mass300 t1000–2000 t8,000,000 t

Number of bombs

54010801080

Bomb mass

0.22 t0.37–0.75 t3000 t

4樓:[已重置]

」萬噸級火箭當然有可行性,先從最最基礎的齊奧爾科夫斯基火箭方程說起。

——V=v0ln(m0/mk)

式中V為速度增量,v0為噴流相對火箭的速度,m0和mk分別為發動機工作開始和結束時的火箭質量。速度增量稱為理想速度或特徵速度。

決定速度增量的兩個指標就是v0(比衝)和m0/mk(質量),而大體積的火箭更容易將質量比做大,舉個例子,同樣是固體火箭,防空飛彈一級質量比通常情況下在6-7,而運載火箭助推器和彈道飛彈第一級很容易就能超過10。打個不太恰當的比方就是,更大的水箱,裝水的時候總質量和水箱質量的質量比就更大。技術水平相當,發射相同大小載荷的情況下,更大的火箭可以比更小的火箭有更小的總質量。

美國60年代末曾經規劃過的海龍火箭就是這個樣子,利用足夠大的體積增大質量比,然後直接用鋼殼和二級擠壓迴圈的方式來降低單位載荷的發射成本。

此外,對接並不是萬能的。首先,結構強度跟不上,在天空中對接當然強度自然是跟地面上造好的一體化艙位沒法比,而且對接機構會佔據比較大的結構質量。多個飛行器對接,之間也存在有視窗期和準備時間的問題,使得兩個部件之間的發射間隔至少要在3-5天,如果使用氫氧火箭發動機的話,推進劑的冷卻就是乙個不小的問題,還會有液氫揮發,因此必須帶更多的燃料上天,或者是使用易儲存的肼基推進劑,但是這種情況下比衝就差得非常多了。

單太空飛行器有時候具備的效果,也真的不是多個太空飛行器組合能夠帶來的,ISS雖然大,不過其艙段的大小和更早的天空實驗室比完全就是乞丐,天空實驗室是6.7公尺直徑。⊙﹏⊙

如果將來需要載人對其他行星進行探測,或者,在太陽系當中的小行星進行挖礦,大號電推和空間堆是必不可少的,當然推進技術怎麼發展,化學火箭在起飛段都是無法代替的,除非人類科技發展到你完全無法想象和認知的地步。為什麼?原因有如下兩點,第一,功率密度。

電池是肯定不行,功率密度不行,連能量密度都不行。核反應堆也不行,一台rd170功率就有12gw+,是ap1000核電機組的120倍,rd170重10噸,至於ap1000,我不想自己再查資料說明有多重了,反正功率密度差了幾個數量級是肯定的。當然,使用核反應堆肯定是要追求更高的比衝,比衝增加一倍,功率就必須跟著增加一倍。

隨手寫兩個中學物理級別的公式。

——Ft=mv

——E=(mv∧2)/2

——P=W/t

作為起飛級推重比必須要過1吧,那麼,比衝翻幾倍,功率也必須翻幾倍,所以,要想利用比衝優勢。反應堆加推進系統(可以是一體)功率必須要提高到比火箭發動機高乙個數量級水平,而且重量還要下降幾個數量級。

第二,就是熱量。火箭發動機的熱機效率是48%,可以說是所有熱機裡面最高的,剩下的熱量轉化為內能。如果新推進系統的效率達到火箭發動機水平(實際也幾乎不可能),那麼內能也要比火箭發動機高幾個數量級,耐高溫的材料和散熱又該咋辦呢?

起碼現在在理論上也找不到任何可行的辦法。

所以說用其他手段代替化學火箭進行入軌,是遠比可控核聚變更遙遠的事情。可控核聚變理論在那裡,實驗也起碼有很多成果,雖然距離真正實現可控核聚變發電依舊是——"永遠三十年"。

所以巨型火箭在人類發展到某個階段以後當然是必須的,進行其他行星探測和開採小行星資源的時候就顯得十足重要,必然會有大量大體積,大質量的裝置。去一趟火星就需要leo幾百噸。所以說巨型火箭還是有用的,當然人類文明繼續發展這類東西也會被淘汰。

而且萬噸級火箭的規劃也從來沒有斷過,蘇聯曾經有過ur700,ur700m,ur900的規劃,其中最大的ur700m起飛質量16000噸,也不是純紙面貨,發動機都做出來了。rd270,800噸級全流量燃燒迴圈的毒發。如果不是ur700在競爭中輸給了n1,蘇聯說不定就成功實現載人登月了,雖說也幾乎不可能趕到美國前面。

spacex也有8000噸的三芯級版mct規劃,屬於全甲烷火箭,將使用正在研發的猛禽發動機。

ur700

RD270

ur900

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