猎鹰9能不能换二级【航天科普9】

这个问题在很久之前便已经耳熟能详了。当时最大的热点是:F9把二级换成猛禽运力提升大大滴!
但这个想法当时是显然不可行的,会严重破坏F9 Block.5原本的设计。我之前在遇到这种问题的时候,我一般只会留一句话:不可能。
但现在我想吃掉我的帽子(梗),我现在想说:有一定的可能,但只是个人的想法。

首先声明:本篇全程为Falcon-9的个人见解,不代表ASPT-航天科普小组立场。

F9到底能不能换二级?能,但几率有限。但发动机换的不是现在200t推力的猛禽,而是那个在2016年试车的“缩比猛禽”。


这个“缩比猛禽”还要追溯到空军,空军曾有计划让SpaceX将F9二级的梅林换做猛禽,给了一笔钱让SpaceX搞一个验证机。在2016年,这个验证机成功试车了,并且当时燃烧比较稳定。本以为这个计划可以继续,但谁曾想……就这么戛然而止了。
大多数人以为这个计划已经废止的时候,2020年5月,NASA宣布了2024年商业载人登月器的名单,选中了三家,分别是:SpaceX的星舰月球版,Blue Origin,Lockheed Martin,Northrop Grumman,Draper的国家队登月器,Dynetics的DHLS着陆系统。但众多细心的网友都发现了一个不太对劲的地方——星舰月球版的那几个口是干啥的


然后网友们大致分成了三大派别:
1、由于底部猛禽是红色的,再加上真空中尾焰几乎看不到,并且离地很近时发动机就要停机,孔中冒出的又是白光,所以这几个多出来的孔是灯光。
2、由于由于猛禽推力太大,远高于其他引擎,其吹起的月尘可能会造成灾难性的后果,所以这很有可能是新的更小的引擎。
3、两边大佬说得对.jpg
这个话题没有持续很久,因为当时官方并没有表态,这个问题也就暂时搁置了。但没过几天,在一次采访中,官方人员表示:(以下内容为大致回忆,并节选、添加重点)
下面的6台猛禽为星舰月球版进入地球轨道使用,而为了节约研发时间、尽量少的改动,再加上真空猛禽没有TVC,所以发动机布局与普通版星舰相同。但标准版猛禽推力太大,远高于其他使用过或正在研发的月球着陆引擎,其吹起的月尘可能会造成灾难性的后果,所以我们需要新的、更小的引擎,但这个引擎并不“新”,而是基于猛禽开发,同样以甲烷为燃料、全流量分级燃烧循环……而且今年就可以进行第一轮测试。
同源、全流量分级燃烧循环、甲烷燃料、快速测试……这大概率指向一件东西——之前被遗忘的缩比猛禽。

“缩比猛禽”的优点:同样使用全流量分级燃烧循环,燃烧室压力、推重比等差距不大,同样使用甲烷作为燃料,最大化和正式版猛禽通用。
“缩比猛禽”相对于正式版猛禽作为F9二级的优点:
1、推力更小
2、对F9原结构改动更小
3、占用体积与梅林大致相同
4、后续优化可能会达到20-40%左右的节流
5、提供更准确的入轨精度等。
抛去研发适配工程复杂度来讲,安装缩比猛禽的好处是显而易见的,但也有以下缺点:
1、需要重新获得空军载荷发射认证
2、需要重新获得美国载人发射认证
3、需要改装发射台,使其具备加注液态甲烷的能力
4、短期内无法快速形成发射能力
5、可靠性需要长时间验证
6、需要重新设计二级箭体等
或许有一个方法可以“更大限度”地解决这个问题:两种上面级共存,也就是说:甲烷上面级用作特殊任务,而载人任务等一般的商业任务使用现在的煤油上面级。这样的话可以完美解决大多数问题。
NSSL Phase 2四家中到底会不会有SpaceX?
目前竞标的四家公司分别是:SpaceX、Blue Origin、ULA、Northrop Grumman,而拥有超重型运载火箭(美国标准)的只有SpaceX,SpaceX拿下这一单的几率并不小,但例如Vulcan、OmegA运载火箭过于强悍,对SpaceX来说也有一定的挑战难度,但没有关系,最终的结果我们会在下个月(7月)揭晓。如果SpaceX没有胜诉,那么便无力回天了。

而目前已有的小道消息称:将会把所有共34发的单子主要给两家,然后分一部分给SpaceX,避免全体趴窝的情况,也避免落选的公司可能活不下去,当然,注意红体字。
那2025年的NSSL Phase 3呢?
如果F9、FH不改装上面级,那么便会大概率丢掉这个竞争名额。因为有一个指标是:在轨续航几周,而目前F9,FH完全没有能力达到这一点,反而ACES,改装后的OmegA上面级、改装后的新格伦上面级都有能力完成(氢氧发电),而SpaceX如果还想用Falcon竞争的话,那就需要换上面级、加装甲烷燃料电池了。(或附带额外的氢氧电池与保温层,但效果很差)
总结:能换(不嫌麻烦的话),性能更好、为未来竞争铺路子,但至于这个路SpaceX走不走,还不得而知。
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