“就这还需要咨询郭嘉队?”
李毅的话一出,其他三个人都愣了神。
“什么意思?”雷布斯都在脑子里想着找哪些人了,结果现在听李毅这意思,能解决?
李毅面对三个人的疑问,笑了一下。
他虽然说不了具体的研发思路,但一些大略的方向还是能说出来的。
因为后来Space-X可是把这种技术,都公开了。
那么Space X是如何解决这种问题的?
在他的记忆里,Space-X的星舰火箭是采用了多种措施一起进行,包括冷气体推力器、推进剂增压系统、姿态控制、推进剂管理装置等。
首先冷气体推力器系统里,利用的是储存的高压气体,然后通过喷嘴喷射来提供推力,给推进剂提供加速度,使推进剂因惯性而沉到底部。
这种高压气体也就是普通的氮气,没有任何难度。
而推进剂管理装置,也就是一些吸液装置、筛网或挡板,这些结构有助于在微重力条件下管理推进剂的位置,防止气泡进入燃料泵,李毅画不出来具体的图,但说一些用法,康勇来他们也不是笨蛋,很容易就能想到这些零件的作用。
何况,其实这些零件,他们本身也有很多在使用。
“李总说的这个冷气体推进,我觉得除了调整贮箱内燃料的状态,还要控制好推进剂的温度,因为在每次启动前,必须确保推进剂在合适的压力下进入燃烧室,但是在微重力条件下,更容易出现推进剂气化、汽蚀。”
李毅的话,让康勇来很快有了想法,并且提出了一些具体措施。
“至于再次点火的时间点,这个难度不大,就是数学题,解就好了。”
李毅点了下头。
这个确实。
点火的时间需要经过严格的计算,以猎鹰9的为例,它的第一级在发射时的重量大约是256吨,在完成发射并与第二级分离后,第一级很大一部分的燃料已被消耗掉,此时第一级的重量大约为22吨,减少了90%,受到的重力约为216千牛。
第一级下面配备了9台梅林-1D发动机。
李毅记着,根据当时Space X官网给出的数据,在海平面全功率状态下,单台梅林-1D发动机推力为845千牛,调节范围60%~100%,最小推力为507千牛,假如只启动一台发动机,其产生的最小推力也大于箭体本身所受到的重力。
所以,火箭在返回阶段,发动机的推力一直大于火箭自身所受的重力,速度朝下,加速度朝上,整个过程是线性的,在着陆那一刻竖直方向速度必须小于2m/s。
如果发动机提前点火,这就导致火箭还没着陆又飞上去;如果推迟点火,会导致着陆时刻速度没有降到2m/s以下,硬着陆会导致箭体受损,所以再次点火时间点必须经过精确计算。
现在小米航天的火箭发动机各种参数都不一样,但这就是解题,对于一贯聪明的华夏人来说,没有任何难度。
甚至发动机内部的精确控制与协调也一样。
多次启动要求燃料、氧化剂、点火系统、冷却系统等多个子系统在极短时间内精确同步工作,这种协调的复杂性随着启动次数的增加而增加,任何一个系统的失误都可能导致启动失败。
但说到底,这也是数学题。
所以,众人最后一聊,竟然真的就三言两语,被李毅把这个题目给解决了。
“其实就是一层窗户纸,捅破了就没什么了。”
当年核潜艇的研发,不也是因为一个玩具而解决的?
“那雷总,这个问题如果用不到你,你要不问问制导技术去?”
雷布斯让戴雨波一句话给整的吓住了,怎么回事儿?这怎么又涉及到制导了?
李毅想了一下,“把我们目前开发的制导技术拿出来,我完完整整给陈局那边交过去,然后再看看,能不能从他们那里拿一些技术吧。”
返回段高精度制导这个技术也是火箭回收的必要技术。
火箭在垂直返回过程中,必须依靠高精度的制导技术进行导航,这一技术的难点也有不少。
“我们主要缺乏的是在复杂的飞行状态和极端的外界环境下的一些情况应对,还有相应的解决方案。”
“这一块,虽然我们吃了之前购买小乌导弹的技术,对于这一次发射应该不会有什么问题,但应对方案越多越好,去找他们单纯换一下,我觉得应该可以。”
“还有一些零配件,如果觉得我们定制的不太好,可以找找军工企业来做吗。”
按照飞行速度,一次性运载火箭的飞行状态有亚音速阶段,也就是1马赫左右,其次是跨音速阶段就是0.8~1.2马赫,还有超音速阶段在1.2~5马赫,高超音速阶段5马赫以上以及进入轨道速度阶段23.2马赫。
可重复使用火箭除了上面这些以外,还会添加再入大气层阶段、空气动力制动阶段、自由落体阶段、发动机反推和最终着陆阶段。
一个不慎重,可能火箭返回时的姿态还有可能180°旋转。
而外部环境更加恶劣。
火箭返回过程中,大气压力从1个标准大气压递减到0,温度从零下250°C到升到最高1500°C,再降到常温,同时伴随着大气扰动、风切变、湍流等等。
这样极端环境的变化要求传感器的可靠性非常高,像是惯性测量单元IMU、GPS、雷达高度计、激光测距仪等,这些传感器必须稳定工作才能保证后台的精确制导。
有时候为了提高可靠性,还会进行传感器冗余设计,安装一个传感器万一坏了怎么办?索性多安装几个,这个坏了用另外一个。
所以找一些军工企业合作,也是很正常的。
这些零件里面,还包含隔热层这样的大宗用品。
火箭一级分离再入大气层时的速度可达 20马赫以上,这样的高超音会使得箭体表面温度迅速升到1500℃,所以火箭箭体表面也需要像航天员的返回舱一样加装隔热层。
但区别在于,可重复使用火箭的隔热层不仅需要满足基本的隔热需求,还要满足轻量化设计加重复使用,轻量化为了增加有效载荷,重复使用为了减少成本。
以Space-X“猎鹰9”的为例,它的隔热材料采用的是低温条件下具有高强度、高熔点和低成本的改良型不锈钢,并在迎风面上安装了一层较薄的轻质隔热片并加上其他散热措施,从而可以大大增强热防护能力。
这里的不锈钢和我们家里用的不锈钢餐具不一样,航天用的是更耐腐蚀耐高温的301不锈钢,家庭用的一般是304不锈钢。
一通研究,李毅发觉自己这一次过来还挺有用的。
而对此同样有同感的,就是其他几个人。
“李总,我是知道你是学的工程设计,没想到在航天这方面也很有成就,有没考虑读个博士?”