“双曲线”火箭家族,有啥特点?还有一个助推的构型!

“双曲线”火箭家族,有啥特点?还有一个助推的构型!
双曲线火箭家族,由星际荣耀出品。
【双曲线一号】
定位是,高品质、低成本、快响应。
四级小型固体运载火箭,推进剂用的都是丁羟三组元,辅以液体姿控发动机,火箭直径1.4米,总长24米,总质量约42吨,其中推进剂近36吨,起飞推力约79吨,近地轨道运力0.38吨,500公里太阳同步轨道运力大于0.3吨,700公里太阳同步轨道运力0.225吨。
双曲线一号到现在一共飞了七个。2018年,有两个验证箭,都是单级固体火箭。第一个飞到108公里高,第二个飞到175公里高。
2019年7月25日正片开始,遥一成功发射。成为了中国民营航天第一个成功入轨的火箭。一时间,星际荣耀、荣耀加身,可是没想到,光环一闪而过,辉煌过后是暗淡,把一切从头来过。
2021年2月1日,第二发,“徐冰天书号”,说是火箭,更像跨界艺术品。准备发一个刻了徐冰代表作《天书》的8公斤纯金属魔方,到太阳同步轨道。火箭上也写满天书。可是,一块保温泡沫脱落之后掉在栅格舵上,引起箭体姿态突变,发射失败。天书升天不成,反倒砸落地面。瘪了的火箭成了新艺术品。
随后,2021年8月3日,遥五,整流罩没分离,功败垂成。
2022年5月13日,遥四,多余物导致箭上2000牛姿控发动机燃料路主阀关闭不严,燃料泄漏,提前耗尽,火箭自毁、灰飞烟灭。
两年一箭三连败,网友给星际荣耀起了个名字,星寄农药!
如今,终于再次成功,一雪前耻!
【双曲线二号】
按照原先公布的计划,2021年这火箭就该首次入轨发射。可事实是,2022年5月,验证火箭才完成全系统合练任务。那何时首飞,仍不可知。
双曲线二号是小型液体运载火箭,两级构型,长度28米,一级直径3.35m,二级直径2.25m,起飞推力106吨,近地轨道运力1.9吨,500公里太阳同步轨道运力,不回收情况下是1.1吨,回收情况下是0.7吨。
注意,这里提到了回收和不回收两种情况。双曲线二号一级是可回收的。能重复使用30次以上,节省成本70%以上。
发动机方面,一二级用相同状态的15吨级可重复使用液氧甲烷发动机“焦点一号”,一级9台,二级1台。焦点一号真空推力15吨,真空比冲大于355秒,推力变化范围40%到105%。
【双曲线三号】
有三个构型。基本型、3A、3B。尤其是这3A,在极度认真的逼死强迫症啊!
先说基本型。长度68米、直径4.2米,起飞质量490吨。两级构型,一级是通用芯级,用9台焦点二号液氧甲烷发动机。焦点二号海平面推力是85吨级,可以重复使用不少于20次。回收模式,有返场回收和航线下回收两种。二级,用一台焦点二号发动机的真空版,真空推力是104吨级,可以多次点火。这个火箭,采用智慧飞行控制技术,在一级单发失效的情况下,火箭也具备入轨能力。
双曲线3A和3B,看图大家就知道,分别是复制粘贴了1个和2个通用芯级。
这三个构型,不回收情况下近地轨道运力,分别是13.7吨、26.1吨、32.2吨。
【何为通用芯级】
这个模式叫通用核心助推器,CBC模式(Common Booster Core)。就是芯级也能当助推器用,不用咱们经常看到的小助推的布局。前两天,咱们说的天兵科技的天龙3H,以及大家熟悉的重型猎鹰,都是这种模式。这种模式,能减少模块的种类,一种模块既能做芯级也能做助推器,就不用另起炉灶再设计个模块,可以极大的缩减研制的成本。
【火箭非对称构型】
世界上非对称构型的挺多的!大家最熟悉的,航天飞机发射的时候,那个就不对称,航天飞机捆在一头。还有宇宙神5,有一个助推、三个助推的,还有五个助推的。再比如,日本的HIIA,也有构型是一个助推的。
双曲线三号采用这样的设计,是为了构建运载能力梯度,适应不同任务的需求。
在采用CBC模式的情况下,如果直接就上两个助推,那和基本型之间运力跨度有点大,咱们弄一个只挂一个助推的,显然就可以形成更好的梯度。这从刚才看到的三种构型的运力表格中,就能够看得出来。
这种技术方案是可行的,但实现难度也是有的。主要是两方面。
一是,气动特性会变的复杂,设计过程中要考虑的因素会增多,需要通过风洞试验进行气动特性修正。
二是,会附加干扰力矩。非轴对称构型的火箭的质心,它不在芯级和助推器的中心线上,但是发动机一般是中心线对称的,那如果所有发动机推力相同,这会导致火箭芯级和助推器发动机推力,相对质心产生干扰力矩。这个可以通过焦点二号发动机的推力调节,以及多发动机的组合摇摆控制,来解决。