如何评价raptor猛禽火箭发动机？

Posted 2023-02-17

猛禽点火试车视频在此，初次点火，时间不长，只有几秒，视频中的马赫环（也叫马赫盘）正是稳定燃烧的标志，马斯克很庆幸第一次点火没有炸掉发射台第一部分：猛禽到底是一个什么样的发动机？它厉害在哪里？书接上回，SpaceX已有的梅林（Merlin）系列发动机在面对未来的载人火星登陆任务时已经明显力不从心。这样一来，SpaceX就需要开发一款新的液体火箭发动机来支撑宏伟的火星殖民愿景，同时摆脱SpaceX发动机技术水平低下的形象，根据这些需求，我们曾在猛禽正式曝光之前，也就是本连载的中篇末尾预测了猛禽发动机所需达到的一些指标，幸运的是预测几乎都得到了应验，我们现在来回顾一下：预测需求：猛禽比梅林的推力更大，推力至少是200吨级别，甚至更高，否则无法满足规划中的重型火箭BFR（也就是现在的ITS火箭）的要求，因为发动机数量的简单堆砌是有限度的，当面对几千吨（事实是上万吨）的起飞推力时，用80吨级别的发动机来凑数简直是无法想象的。实际情况：SpaceX正式发布的猛禽发动机参数为海平面推力311吨（3050kN），真空推力357吨（3500kN），这远超过了之前各路媒体预测的230吨的推力水平；采用预先冷却的液氧-甲烷推进剂组合，燃烧室室压高达30MPa。如果投入使用，将使猛禽成为世界上推力第四大的现役液体火箭发动机，仅次于天顶火箭的RD-171（7904 kN），宇宙神5火箭的RD-180（3830kN），还有德尔塔4重型火箭所采用的RS-68A（3137 kN，只比猛禽的3050kN大一点儿）

参考技术A

在研火箭发动机参数对比，请注意推重比这项数据（发动推力和自重的比值），现在是由梅林拔得头筹，猛禽和BE-4还不知道，但据传猛禽的体积与梅林基本一致，结构质量也不大，因此猛禽极有可能接班成为世界上推重比最大的火箭发动机。ITS火箭上的42台发动机，只有中央的7台发动机具有摆动（矢量）机构，能够调节方向，其余35台都是固定的，这种设计省去了大量摆动机构的重量，从而进一步减重箭体；结合差动推力后（N1就用了这种设计），既满足了火箭调姿转弯的需求，也能够完成反推回收的任务

参考技术B

预测需求：具有优秀的复用能力，也就是没有积碳，或者是在预定的解体翻修周期内积碳不足以影响发动机性能，而且关键的失效点有着明确的翻修周期，而不是每次发射后都需要大卸八块，发动机的故障寿命满足标准的澡盆曲线。推进剂组合的优劣对比表，绿色代表该项特性好，黄色代表尚可，红色代表糟糕，红叉代表没戏，甲烷在可复用性（第三项，Reusability）上当仁不让的是优秀，而氢氧机的可复用性已经由航天飞机的主发动机SSME（RS-25）充分证明这些参数使得猛禽成为了全世界众多的实用化（躺在PPT上的都不算）起飞级火箭发动机中，除氢氧机之外推进效率最高的一款，也就是烃类燃料发动机中比冲最高。