4月20日，SpaceX首次嘗試超重推進(jìn)級(jí)﹣星艦飛船組合體的軌道級(jí)發(fā)射，多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)異常，飛行約239秒后箭體爆炸解體。

其中，超重推進(jìn)級(jí)高度69m，總重約3400t，結(jié)構(gòu)干重約250t，使用低溫液氧/甲烷作為推進(jìn)劑。

推進(jìn)級(jí)帶有33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)，其中中圈10臺(tái)、內(nèi)圈3臺(tái)可十字?jǐn)[動(dòng)，搖擺幅度±15°，外圈20臺(tái)固定不搖擺。

星艦飛船為可重復(fù)使用的入軌級(jí)，高度50m，總重約1200t，結(jié)構(gòu)干重約125t，可實(shí)施在軌加注。

飛船由6臺(tái)全流量補(bǔ)燃循環(huán)液氧甲烷的猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，其中外圈3臺(tái)為真空版，固定噴管，尾噴口直徑2.4m，最大真空推力350t，比沖382s，內(nèi)圈3臺(tái)為海平面版，擺動(dòng)式噴管，尾噴口直徑1.3m，最大推力220t，比沖330s左右。

超重-星艦總案示意圖

超重推進(jìn)級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)布局及搖擺示意圖（33臺(tái)布局）

4月20日，超重-星艦在發(fā)射前40s發(fā)現(xiàn)推進(jìn)劑貯箱增壓?jiǎn)栴}，流程暫停，緊急排故檢查后點(diǎn)火起飛，當(dāng)時(shí)就有3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)未工作。

在上升過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)噴流多次出現(xiàn)爆燃情況，更多發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常，整體速度、高度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于公布的理論情況，飛行至169s時(shí)沒有按照既定程序級(jí)間分離。

首飛剖面示意圖

反設(shè)計(jì)的三維飛行彈道形態(tài)

1、起飛漂移分析

起飛過程中，箭體姿態(tài)傾斜明顯，在遠(yuǎn)離塔架方向的起飛漂移量較大。

通過分析認(rèn)為，超重-星艦在起飛出塔過程中，施加了遠(yuǎn)離塔架方向的程序角，主動(dòng)對(duì)起飛漂移量進(jìn)行控制，目的在于提升起飛出塔安全性。

火箭飛出塔架后，程序角回正。

從飛行視頻中給出的遙測(cè)信息看，超重-星艦點(diǎn)火時(shí)有3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)未正常起動(dòng)，起飛后動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn)異常現(xiàn)象，包括異常閃光、爆燃、噴流異常、推力喪失等。

特別是飛行至90s左右，疑似出現(xiàn)推進(jìn)劑泄漏。

至115s時(shí)，剩余推進(jìn)劑的混合比（氧化劑與燃燒劑質(zhì)量之比）發(fā)生明顯變化，表明在飛行過程中液氧消耗過快，初步判斷液氧可能出現(xiàn)泄漏。

超重推進(jìn)級(jí)的剩余推進(jìn)劑混合比

80~90s左右，1臺(tái)中心發(fā)動(dòng)機(jī)和1臺(tái)外圈發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口火焰亮度明顯偏弱，初步判斷出現(xiàn)了遠(yuǎn)離額定狀態(tài)的低推力工況。

116s時(shí)，火箭尾部靠上方部位有橫向火焰噴出。125s時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)尾部火焰突然擴(kuò)大，推測(cè)出現(xiàn)爆炸。

超重-星艦飛行過程典型圖像（動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)）

值得注意的是，經(jīng)分析認(rèn)為本次任務(wù)中官方視頻的遙測(cè)火箭狀態(tài)信息不準(zhǔn)確，未能體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的實(shí)際情況。

綜合上述分析，超重-星艦首飛過程中，超重推進(jìn)級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)的異常現(xiàn)象較多，多臺(tái)猛禽-2發(fā)動(dòng)機(jī)相繼出現(xiàn)故障，是導(dǎo)致首飛失利的直接原因。

經(jīng)分析，超重-星艦起飛推重比約為1.23。起飛32s后，計(jì)算復(fù)現(xiàn)彈道過載出現(xiàn)小幅下降，47s后出現(xiàn)大幅下降。

發(fā)動(dòng)機(jī)失效臺(tái)數(shù)和推力節(jié)流系數(shù)見下表，造成推力下降的原因可能為動(dòng)力系統(tǒng)故障。

結(jié)合上述分析，超重推進(jìn)級(jí)工作過程中部分發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，喪失推力，但節(jié)流過程仍按照標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行，推測(cè)未針對(duì)推力下降故障實(shí)施推力在線智能調(diào)節(jié)。

飛行至80~90s時(shí)，可推測(cè)部分發(fā)動(dòng)機(jī)失效，并產(chǎn)生干擾力矩。

經(jīng)計(jì)算，需要剩余可擺動(dòng)的11臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)擺動(dòng)約1°，才能抵消至少8臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)失效帶來的干擾。

這是因?yàn)榭蓴[動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的力臂要遠(yuǎn)大于固定發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生干擾力的力臂，初步估算在10倍左右。

因此可以推斷，如果伺服機(jī)構(gòu)、剩余發(fā)動(dòng)機(jī)等其它系統(tǒng)工作正常，且在不存在其它異常干擾情況下，火箭的姿態(tài)控制能力是足夠的，箭體姿態(tài)不應(yīng)產(chǎn)生發(fā)散。

基于上述分析，推測(cè)導(dǎo)致姿態(tài)發(fā)散的原因可能是部分?jǐn)[動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)功能失效，或者存在較大的異常干擾。

超重-星艦系統(tǒng)采用無導(dǎo)流槽發(fā)射工位，通過25m高的發(fā)射臺(tái)來避免發(fā)射時(shí)高速射流可能帶來的破壞。

結(jié)果，超重-星艦起飛時(shí)噴射的高速射流直接破壞了發(fā)射臺(tái)臺(tái)底的水泥基座，部分石塊甚至飛到幾百米外的海面上，而飛起的碎片也使得發(fā)射臺(tái)附近的燃料罐、吊車和轉(zhuǎn)播車等受到不同程度的破壞。

此外，星艦飛船的部分隔熱瓦散落在發(fā)射基地附近。

起飛前后發(fā)射塔架比對(duì)

綜合上述分析，超重-星艦作為世界上起飛推力最大的火箭，在起飛過程中因發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高速噴流引起的力、熱、噪聲環(huán)境極其惡劣，可能是造成點(diǎn)火時(shí)部分發(fā)動(dòng)機(jī)未能正常工作的原因。

國(guó)外網(wǎng)友燭光致敬星艦

總結(jié)

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