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重型猎鹰首飞运力多大,竟然不如中国长三乙火箭!
送交者: 力挽狂澜 2018年02月20日21:28:09 于 [军事天地] 发送悄悄话

  重型猎鹰首飞成功,但网友对着官网运力数据一看,1.3吨的特斯拉跑车和16.7吨的运力差的也太多了吧!

  重型猎鹰火箭首飞成功,已经将马斯克的樱桃色特斯拉跑车送入深空。火箭首飞成功后大家纷纷赞美重型猎鹰,然而这种火箭标称LEO轨道运力63.8吨,GTO轨道是26.7吨,火星转移轨道也有16.8吨,就算特斯拉跑车的远日点比火星轨道还远一些,但这辆跑车1.3吨的重量也比16.8吨低太多了吧!马斯克是不是在吹牛啊?

  根据JPL轨道数据画的轨道,远地点1.667天文单位,但只有1.3吨重的跑车还是让人怀疑这火箭的运力

  马斯克的重型猎鹰虽然发射成功,但运载能力上实在难以服众,要知道马斯克在发射前就说要打“耗尽关机”(Burn to depletion),也就是说这次发射体现的是火箭极限运力,如果重型猎鹰火箭的极限运力就一辆1.3吨的特斯拉跑车,那公司网站上火星转移轨道16.8吨的运力就成笑话了。重型猎鹰火箭的成功对其他航天发射服务商压力巨大,中国航天虽然没有直接竞争,但这枚火箭首飞成功激起的波澜同样不小。很多人出于逆反心理,不满遍地吹捧马斯克和他的重型猎鹰,抓住运力的问题大做文章,最极端的说法干脆说重型猎鹰的首飞运力不过是我们中国长三乙火箭的1/4,你牛什么牛啊,都是吹的!

  长三乙火箭的标准GTO运力可达5.5吨,难道重型猎鹰首飞运力只有它的1/4?匪夷所思啊!

  根据中国长城工业公司公布的产品手册,长征三号乙火箭的起飞重量约459吨,标准GTO轨道运载能力可达5.5吨。有些人护短心切:你看5.5吨是1.3吨的4倍还多,至于说GTO轨道和火星转移轨道的区别,反正都是高轨道,应该差不多吧?遗憾的是这种扯淡就是笑话。重型猎鹰火箭首飞展示的运力并非它标称的最大运力,更重要的是打到火星轨道高度以外,速度增量比打GTO轨道高得多,两个重量直接对比令人哭笑不得。然而重型猎鹰折算到GTO轨道的运载能力,还真是超乎了大多数人的想象。

  重型猎鹰二级第二次点火后进入椭圆轨道。结合第三次点火的速度变化,可以推导它的GTO轨道运力

  言归正传,重型猎鹰发射后美军公布了它(43205U)的轨道参数,这是一个近地点181公里、远地点6951公里、倾角29度的大椭圆轨道,轨道周期为2小时44分28秒。很明显,这是火箭二级进行第二次点火后进入的轨道,181公里高度圆轨道速度7795米/秒,而从181公里高度圆轨道变轨进入这样的椭圆轨道,速度增加了1230米/秒。接下来火箭第二级在经过大约5.5小时后进行了第三次点火,将特斯拉跑车送入深空。根据喷气推进实验室(JPL)公布的精确的轨道参数,特斯拉跑车轨道为近日点0.986天文单位、远日点1.667天文单位、倾角1.05度的绕日椭圆轨道,对应逃逸能量C3=12。从这一数据反推,发动机第三次点火高度大约为1140公里,第三次工作为火箭末级和特斯拉跑车增加了约2740米/秒的速度。简而言之,重型猎鹰首飞进入LEO轨道后,第二级还提供了至少3970米/秒的速度增量,这样的能力可以换算出其他轨道的运载能力。

  重型猎鹰助推器飞回降落,复用让火箭运力损耗很大,即使如此首飞对应的GTO运力至少也有6吨!

  如果你对这堆数据感到头昏眼花的话,那我直接说结论吧:重型猎鹰首飞的速度增量,加上特斯拉跑车(假设适配器重量也在内)约1.3吨的重量,大致相当于标准GTO轨道运力约6吨,比长征三号乙火箭最大运力还高!虽然网站标称26.7吨GTO运力,首飞展示的6吨GTO运力还是相去甚远,但网站数据是一次性发射的运力数据,而重型猎鹰首飞的两枚助推器都飞回发射场着陆回收,芯一级也打算在船上降落,复用措施极大的降低了火箭运力。

  重型猎鹰首飞太谨慎运力也大打折扣,一级分离速度(右)还没有一次性猎鹰九号(左)的高

  重型猎鹰首飞中为了稳妥起见,芯一级也没有挑战极限的打算,它的分离速度只有9540公里/小时,比如去年发射海事卫星5号的一次性猎鹰九号火箭一级分离速度(9793公里/小时)还低,换句话说,重型猎鹰火箭首飞的运力,还不如打海事卫星5号的那枚猎鹰九号火箭的一次性运力。芯一级如此,那么二级呢?如果重型火箭首飞载荷真的只有1.3吨,那么对比发射海事卫星的那枚猎鹰九号火箭,二级推进剂加注量明显偏少。我们假设重型猎鹰火箭的第二级也加满了燃料,那么它的载荷重量应该是约1.95吨。相应的换算过来,重型猎鹰首飞对应的GTO运力应该是约7.3吨

  重型猎鹰高速任务运力下降块,首飞换算为TMI运力不过2.25吨,远不如咱们的CZ-3BE火箭

  这么说来,美国重型猎鹰运力真是让中国长征三号乙火箭望尘莫及啊!先别着急下结论,猎鹰系列火箭二级使用低比冲的液氧煤油发动机,虽然靠高干质比性能不错,但运力随着速度增加下降太快。重型猎鹰首飞能力折算到GTO轨道,运力轻松碾压长征三号乙火箭,但要是飞向火星就反过来了,长征三号乙火箭火星转移轨道运力足有2.8吨,而重型猎鹰首飞换算过去只有2.25吨。至于重型猎鹰实际打的C3=12的轨道,长征三号乙的运力优势更明显,你看,原来重型猎鹰首飞的运力还真不如长征三号乙火箭呢!


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