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航爹火箭回收網
送交者: 嵐少爺 2018年02月16日00:52:35 於 [軍事天地] 發送悄悄話

馬斯科很了不起,努力研發可回收火箭,不過很多次都失敗了,說明他那個讓長長的火箭直立回收的方案還是有問題,需要改進。問題在最後接地那一步,撞地那火箭肯定不行,掉水裡雖然撞擊程度小多了,可是由於火箭發射後溫度很高,入水突然冷卻,也會出問題,航天飛機固體火箭推進器就是這樣回收的,幾次就不能用了。然而戰鬥機在航母上高速着艦,但用攔阻索減速後,多次重複起飛一點問題都沒有,所以用大型柔性網回收是最靠譜的。

航天飛機長56米自重68噸,有兩個固體火箭推進器,每個自重90噸長45.5米。回收序列從高空空壓開關運行開始,觸發端頭罩推力器,拋除端頭罩,放出引導傘。端頭罩分離預定高度4786米,約在分離218秒後。直徑3.5米的引導傘拉動連接切割刀的系索,切斷減速傘的固定環帶。引導傘拉出減速傘包懸掛帶,使之從原位置展開。十二根長32米的懸掛帶伸開後,直徑16.5米的減速傘打開。減速傘可承受約143噸重量,自重544kg。減速傘展開後,SRB呈尾端在下狀態。在預定高度1676米,SRB分離243秒後,低空空壓開關打開,錐台體分離,減速傘將錐台體拉離SRB。主傘懸索從位於錐台內展開,全長62米,接着三個主傘展開,一段時間延遲後,主傘收束繩斷開,主傘張開至原始尺寸。每個傘直徑45米,承重88噸,自重988kg。錐台體分離20秒後,噴管延伸部分離。

假設我們要回收的火箭重量也跟航天飛機固體火箭推進器類似自重在90噸左右,那麼我們可以在傘邊緣安放減速勾。三個傘張開估計半徑在60米以上。那麼減速網網眼40米,保證火箭減速傘上的勾子能夠勾到網索。網索由高強度凱夫拉縴維做成,目前凱夫拉縴維強度已經到3.5GPa,就是說一平方厘米截面的凱夫拉縴維索,可以承受35噸拉力。一條直徑4厘米的凱夫拉縴維索足夠拉得起440噸的重量。戰鬥機在航母上減速的加速度高達4個g,運載火箭返回時會有加速度5g左右的大氣阻力減速。那麼火箭回收時承受0.5個g的加速度應該沒問題。對於90噸的火箭,如果以0.5個g的加速度減速,那麼需要的拉力是135噸,直徑4厘米的凱夫拉縴維索足夠完成任務了。

由於受到大氣阻力的作用,飛船在進入大氣層以後,速度會迅速下降。到距離地球表面約15公里時,飛船速度由超音速下降到亞音速,穩定在200米/秒左右。當返回艙下降到距地面大約10公里的高度時,返回艙自動打開傘艙蓋,引導傘打開後,再拉出減速傘。為了減少開傘衝擊力,減速傘還特意設計為兩級充氣,分兩次打開,使返回艙的速度下降到80米/秒左右。減速傘工作16秒鐘後,與返回艙分離,同時拉出主傘。主傘也採取兩級充氣的方法,先張開一個小口,然後慢慢地全部張開,使返回艙的下降速度逐漸由80米/秒減到40米/秒,然後再減至8米-10米/秒。

在海面回收可用高速雙體船,雙體船Francisco可以以58節(約為30米/秒)高速來回穿梭於南美洲的拉普拉塔河。 這艘排水量達到1516噸,船體由兩個修長的鋁質船體以及中央橋身組合而成;每個船體艙室分別配置了一台與波音747上大致的59000 GE LM2500 燃氣渦輪機,兩台發動機通過71變速箱驅動着兩個LJX1720 SR推進器,推動這艘可容納上千人的超級雙體船以每小時108公里的時速疾航行。回收火箭的雙體船長200米,寬150米,不過中間沒有很多東西,主體結構只是船前船後四根100米高的柱子。船體總重不超過5000噸。若火箭以10米/秒速度下降,雙體船有800秒時間追到飛船落點。如果雙體船速度30米/秒,那麼800秒內可移動24公里,相對目前飛船降落1-4.8公里的精度,高速雙體船追到飛船落點的保險係數很大。相對於回收飛機的航母,這雙體船是用於回收火箭或航天器的,所以稱為航爹。

如果要建高塔把網撐起來,那麼假設火箭如航天飛機那樣拋掉燃料箱,火箭長度不超過航天飛機長度56米,減速距離10米,塔高至少66米,再加上網子某種程度下垂,和船體高,總高度100米是需要的。這在技術上也沒什麼困難,深水鑽井平台海洋石油981井架高度就有136米。船上4根柱子頂端架起網眼50米的凱夫拉縴維網。纖維網可前後左右移動,用激光測距儀監控火箭位置。箭速傘外沿放出四個小傘,拉開四個減速勾。勾線強度保證任何一個勾勾住減速網都能保證火箭減速。當火箭穿網過後,減速降落傘上邊緣的減速勾被拉住,用類似航母攔阻索的機構令火箭以0.5g加速度減速。火箭箭體碰上纖維網也沒關係,因為纖維網是彈性軟的,在被減速勾勾住前不處於張緊狀態,碰上火箭可以滑開,不會損壞火箭。由於火箭是尾部被拉住,就像航母上飛機着艦一樣,不象獵鷹火箭那樣直立下坐,風一吹歪就會回收失敗,保證回收成功率將大大增加。


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