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工作原理:最强大的太空火箭

2021

当SpaceX公司今年晚些时候将Falcon Heavy火箭发射到太空时,该飞行器将成为世界上最强大的火箭。 只有将美国人送上月球的美国宇航局的土星五号才能产生更多的力量。

在火箭中,最重要的力量衡量指标是推力。 Falcon Heavy的27个独立助推器发动机共同产生380万磅的推力,足以将310万磅的火箭及其117, 000磅的有效载荷提升到低地球轨道。 火箭的成功对于SpaceX和美国太空计划都至关重要:空军已经雇用SpaceX及其Falcon Heavy在2015年某个时候将两颗卫星送入轨道。

1)发动机集群
九个SpaceX Merlin 1D发动机位于每个飞行器的三个核心或助推器的底部。 这些发动机与SpaceX的Falcon 9火箭发动机相同。

2)第一阶段:三个火箭核心
Falcon Heavy的第一阶段由三个核心组成。 所有三个核心在升空时共同运行。 大约T + 2:飞行45分钟后,中心核心向下节流,而两侧核心继续全力推进,直到它们的燃料几乎耗尽。 此时,气动分离器释放侧芯,其坠落到海洋中,并且中心芯节流。

3)CENTER CORE
对于重量超过100, 000磅的有效载荷,Falcon Heavy使用交叉进给系统将燃料从侧芯运行到中心核心,在侧助推器分离后,中心核心几乎完全加油。 剩下的就是相当于已经高空的完整猎鹰9号火箭。

4)燃油箱
每个核心顶部的液氧罐通过中心管供给发动机; 坦克的下部包含火箭级煤油。 推进剂被涡轮泵入每个Merlin发动机的喷射器,在那里它们被混合并送入燃烧室。

5)第二阶段
由单个Merlin 1D发动机改装以在空间真空中运行,第二级提供最终推动,使有效载荷进入轨道。 发动机可以根据需要关闭和重新点火,使Falcon Heavy能够将多个有效载荷输送到不同的轨道。

6)公平竞争
Falcon Heavy可以携带一个Dragoncapsule SpaceX的自由飞行的太空船,目前用于补给国际空间站或高达117, 000磅的有效载荷(想想多个军用和商用卫星),封装在45英尺长的炮弹中直径17英尺。 整流罩由两个翻盖式半部组成,由铝蜂窝芯和碳纤维面板制成。 当第二级接近所需的轨道时,气动推动器将两半分开,露出有效载荷。

7)MERLIN 1D发动机
单个Merlin 1D在海平面产生147, 000磅的推力,燃烧火箭级煤油和液体氧气由涡轮泵进入燃烧室。 Falcon Heavy的液体推进剂优于固体燃料:液体燃料发动机可以在飞行中停止和重新启动,而固体燃料发动机可以燃烧直到它们用完。 通过SpaceX不会透露的专有调整,工程师最近减轻了发动机以提高其效率,使其成为有史以来最有效的火箭助推器发动机。

窥视里面

SpaceX Falcon Heavy将在今年晚些时候推出时成为世界上最强大的火箭。 它的翻盖整流罩可承载高达117, 000磅的有效载荷。 这里显示的整流罩在有效载荷暴露的情况下打开,但在任务中它将保持关闭,直到第一阶段分离并且第二阶段已接近轨道。

T3:00:00
Falcon Heavy已准备好在卡纳维拉尔角的发射台上。 工程师时间升空以实现最佳飞行路径和所需轨道。

T0:10:3​​0
倒计时开始了。 虽然任务控制可以随时中止任务,但此处的所有行动都是预先编程的。

T0:02:30
发射导演发布最终发射命令。

T0:00:40
推进剂罐加压。

T - 0:00:03
第一级发动机点燃。

0:00:00
机载火箭计算机命令发射架发布。 起飞。

T + 0:01:25
火箭达到最大空气动力压力; 机械应力峰值。

T + 0:02:45
火箭现在已经燃烧了足够的燃料(从而减少了质量),中心核心发动机可以减速。

T + 0:03:00
侧芯分离并落入海洋,而中心核心的9个Merlin发动机继续燃烧约30秒。

T + 0:03:30
第二阶段与剩余的第一阶段核心分开。 第二级发动机点燃并继续向轨道运行。

T + 10-20分钟
当火箭接近所需的轨道时,翻盖整流罩的两半打开并掉落。 当处于适当位置时,有效负载与第二阶段分离。 整流罩和第二阶段最终都会回落到地球上。

总推力: 380万磅
最大有效负载: 117, 000磅
发动机数量: 28
整流罩的尺寸:直径45英尺×17英尺

请参阅我们2013年“如何运作”部分的其他文章,并在此处查看我们所有的4月份问题

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