星舰三代发动机:像放屁枪?

马斯克的太空探索技术公司(SpaceX)近期再次发布了重磅消息,其最新研发的猛禽 3(Raptor 3)发动机正式亮相。

可能很多人还不熟悉猛禽发动机,但你一定听说过星舰(Starship),猛禽发动机就是星舰的动力来源。

吹成艺术品的星舰第三代发动机:被网友说像放屁枪

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这次马斯克发布的猛禽 3 实拍图,让不少网友感到震惊,因为它实在是太简洁了!

相较于之前的猛禽 1 和猛禽 2,猛禽 3 的外观简洁清爽,复杂扭曲的管路几乎消失不见。

左猛禽 1,右猛禽 2,C 位猛禽 3

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不仅网友们纷纷点赞,马斯克本人也称赞它为艺术品。

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甚至有网友将它比作外星科技,并戏称“硅谷又多了蜥蜴人”。

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网上还出现了一些有趣的梗图,例如将猛禽 3 与摩卡壶和小黄人放屁枪进行对比。

放屁枪的比喻倒也贴切,因为猛禽发动机使用的燃料正是甲烷。

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实际上,这并非猛禽 3 的首次亮相。早在今年 5 月的星舰发布会上,马斯克就对这款发动机进行了详细的介绍。

当时不少人认为,马斯克只是在念 PPT,并没有真正实现。但事实证明,马斯克并没有食言。

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不仅外观与设计图一致,猛禽 3 的性能也十分惊人。官方宣称,这款发动机的推力达到了 280 吨,比上一代猛禽发动机提升了五分之一,而重量却减轻了,堪称“轻量化”典范。

从去年 5 月的试车到现在的量产,猛禽 3 的研发速度令人惊叹。

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当然,猛禽 3 的简化设计并非是马斯克的突发奇想,它背后的原因十分重要。

众所周知,星舰曾在测试过程中发生过爆炸事故,而老款猛禽发动机复杂的结构可能是其中一个原因。33 个发动机集成在一起,故障率自然会很高。

 

此外,为了加快星舰的迭代速度,简化发动机设计也成为了必然要求。

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去年四月多台发动机熄火,最后爆炸的星舰 24 

猛禽 3 的设计亮点在于将原本缠绕在发动机外部的管道整合到内部空腔中,这样既降低了外部结构的复杂性,又提高了内部空间的利用率。

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要知道,航天发动机的内部温度可达上千度,猛禽 3 的内部压强更是达到了 35MPa,相当于 1 平方米承受 3500 吨的重量。

对于一个拼装结构来说,这对于强度和密封性的要求难以想象。

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具体的技术细节,SpaceX 并没有公开,只能依靠专业人士的推测。他们认为,SpaceX 可能研发出了一种新型材料,并运用了类似特斯拉上的压铸技术。

此外,马斯克还透露,猛禽 3 的一些关键部件采用了 SpaceX 自行研发的增材制造技术,也就是 3D 打印。尽管 3D 打印并不新鲜,但能将它运用到如此重要的领域,着实令人惊叹。

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猛禽 3 将燃料通道置于内部,增加了与发动机接触的面积,有效提高了再生冷却效率。

再生冷却是利用低温燃料,例如液氧和液氢,经过高温的发动机外壳,实现燃料预热和发动机降温的双重目的。

猛禽 3 的设计中取消了传统的隔热罩和灭火系统,进一步降低了重量和复杂性。

简易版示意图,对比右边的猛禽一

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综上所述,猛禽 3 推力提升 22%,重量减轻 6.5%,其推重比甚至超过了 Space X 自家的梅林发动机,创下了新的世界纪录。

至于猛禽 3 的推力是否真的达到了 280 吨,目前尚无确切的实测数据。

 

马斯克表示,猛禽 3 在去年 5 月的试车中便达到了 269 吨的推力,相信再花一年时间也能实现目标。

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当然,也有同行对马斯克的宣传表示质疑。例如,联合发射联盟(ULA)的 CEO 蒂姆·布拉诺公开表示,猛禽 3 的照片上缺少流体管理系统和摆动机构,无法称之为完整发动机。

这可能是因为布拉诺的酸葡萄心理,毕竟他公司的液氧甲烷发动机结构十分复杂。

有种繁杂到扭曲变态的工业美

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对此,马斯克通过发布更多图片进行了回应,其中包括猛禽 3 安装在试车台上的实拍图。

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有网友指出猛禽 3 的顶部固定架部分缺失,但实际上,这部分已经被集成到了星舰上,所以看起来更简洁。

更令人意想不到的是,除了轻量化和高推力,猛禽 3 的价格也十分“良心”。

 

猛禽 1 的造价高达上千万人民币,但猛禽 3 的成本控制在了 20 万美元以内,相当于两台特斯拉 Model S 或四五台 Model 3 的价格。

这意味着星舰的整体成本也会随之降低。

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看到这里,相信不少人会想到中国在航天领域的进展。

不可否认,中国在航天技术方面与 SpaceX 还存在一定差距,但并非完全没有希望。

例如,猛禽发动机采用的全流量分级燃烧循环技术,中国科学家也进行了类似的设计,并研制了代号为 YF-215 的 200 吨级液氧甲烷发动机。目前该项目已进入关键技术攻关阶段,预计将在未来几年内应用于长征九号火箭。

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这意味着中国与世界先进航天动力技术的差距正在不断缩小。

无论如何,人类科技的进步都是值得庆祝的。相信在不久的将来,我们能够看到马斯克登陆火星的壮举。

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