猎鹰运载火箭能参数？美国猎鹰重型运载火箭的研制过程和性能数据如何

一、现在世界上运载能力最大的火箭的运载能力有多大

火箭的推力和运载能力是两个参数，如果看整体能力的话，美国的土星五号是人类目前使用过的最强运载火箭！

历史上超重型运载火箭当中，有这么三个很有名：土星五号、能源号、N-1运载火箭。

美国的土星五号：高度110.6米，起飞推力3408吨，起飞重量3038.5吨，近地运载能力118吨，月球轨道运载能力45吨，是当初阿波罗登月当中使用的运载火箭，发射13次，成功13次。

苏联的能源号：高度59米，起飞推力3500吨，起飞重量2400吨，近地运载能力105吨，月球轨道运载能力30吨，发射2次，成功1次。

苏联N-1运载火箭：高度105米，起飞推力4600吨，原本是苏联用来登月的，发射四次均失败了。

在现役运载火箭当中，SpaceX的“重型猎鹰”运载火箭运力最大，高度70米，起飞推力2280吨，起飞重量1420.8吨，近地运载能力63.8吨。

相比之下，我国的长征五号系列运载火箭，简称"胖五"，起飞推力大约1000吨（CZ-5），起飞重量879吨（CZ-5），近地运载能力25吨，截止2019年12月28日，长征五号发射3次，成功2次。

随着各国对太空探索活动的增加，对火箭的运载能力要求越来越高，我国下一代重型火箭是长征九号，按照设计，长征九号的起飞重量超过4000吨，近地运载能力140吨，预计2028年左右实现首飞。

马斯克的SpaceX公司，也公布过他们的下一代超级火箭——BFR超级火箭，据说近地运载能力有550吨，比土星五号还要高差不多五倍，起飞重量6700吨，而是可重复使用，主要用于未来的火星登陆用，当然这只能算是一个PPT火箭。

所以综合来看，美国是当之无愧的航天老大，50多年前的土星五号到目前为止也没有谁能超越，但是土星五号的造价实在太高了，当时每架土星五号的平均成本就高达5亿美元，比同时期一艘核动力航母造价还高。

后来美国研制航天飞机来完成太空任务，没想到航天飞机不但没有有效降低成本，其造价超过预算十倍，还有两架航天飞机失事（挑战号和哥伦比亚号），最终美国放弃了航天飞机的计划。

二、“重型猎鹰”运载火箭的性能简介

能将货物、人员送上月球、小行星甚至火星的新型运载火箭。其运载能力是美国现役航天飞机的2倍。“重型猎鹰”高69.2米，相当于22层楼，载重逾18公吨，近地轨道载重量达53公吨，推力达380万磅，等于15架波音747同时起飞。第一具“重型猎鹰”预订2013年在美国加州发射，随后的发射任务将转往佛罗里达州卡纳维尔角进行。该火箭原先设计是运载货物，如能符合美国航天总署(NASA)的安全规定，也将用来送宇航员升空。

三、美国猎鹰重型运载火箭哪些技术特点

猎鹰重型运载火箭技术特点有：

1、多发动机组合

“猎鹰重型”运载火箭一子级采用27台Merlin-1D+发动机，是当前世界上发动机数目最多的火箭。在传统设计理念中，为避免采用多发动机导致复杂的耦合振动、火箭推重比下降、系统可靠性降低等问题，火箭一子级发动机数目通常控制在10台以内。历史上曾有N-1火箭一子级采用了30台发动机，但其四次发射均以失败告终。“猎鹰重型”运载火箭一子级大胆采用了挑战传统的27台发动机方案，但采用先进的设计手段确保了其高可靠性。

2、动力冗余

“猎鹰重型”运载火箭所采用的动力冗余技术是指在其主动段飞行过程中，当1台或多台发动机发生故障，在不影响其余发动机正常工作的情况下，箭载控制系统对故障发动机实施紧急关机、故障隔离，继续执行并完成主发射任务的一项技术。该技术极具挑战性，涉及的主要关键技术包括：一是动力系统故障诊断隔离技术；二是弹道在线规划与重构技术。

3、轻质箭体结构

“猎鹰重型”运载火箭采用了新型轻质箭体结构技术，氧箱利用铝锂合金壳体横造技术既能保证安全又可大幅降低结构重量，燃料箱利用箱壁桁条以及环形结构设计增加其承载能力。整流罩、助推头锥采用的复合材料，确保了质量最轻。该火箭还按照NASA载人发射标准进行了结构安全裕度设计。与其它火箭采用25%的结构安全裕度不同，“猎鹰重型”火箭是按比飞行载荷高出40%的结构安全裕度来设计的。尽管结构安全裕度高于其它火箭，但“猎鹰”重型运载火箭火箭捆绑助推器的重量比高达30，优于史上任何火箭。

4、重复使用

“猎鹰重型”运载火箭一子级各个通用芯级均安装有栅格舵，可用于辅助箭体再入过程中姿态稳定控制，并提供一定的气动阻力用于减速。各个通用芯级的着陆装置为四个支腿，在火箭发射后的上升段及再入过程中收拢于箭体，当火箭一子级减速即将着陆于地面或海上平台之前展开；支腿由液压装置执行收拢展开，并具有展开后锁死的能力；支腿主要由碳纤维及铝合金蜂窝板构成，轻质且能满足载重需求；支腿带有液压减震器，可进一步减缓垂直着陆带来的巨大冲击。

5、发动机节流

为保证一子级助推器分离时芯级仍有最多的推进剂，达到延长芯级飞行时间、提升火箭运载能力的目标，“猎鹰重型”运载火箭在设计之初拟采用在一子级助推器与芯级之间通过交叉管路连接实现推进剂共用的推进剂交叉输送技术。该技术的实现难度较大，目前仍有许多难点问题待解决。

在首飞任务中，“猎鹰重型”运载火箭主要充分利用一、二子级发动机的节流变推力能力，来替代推进剂交叉输送技术实现其拟达到的目标。该方式与采用推进剂交叉输送技术相比可减小火箭设计复杂性，降低风险发生概率。

6、牵制释放

“猎鹰重型”运载火箭采用了牵制释放技术，在火箭竖立发射台点火起飞前，通过集成在发射台的牵制释放系统牵制住火箭，同时让火箭发动机竖立发射台低工况工作一段时间，对发动机主要敏感参数进行采集和评估分析，快速判断发动机工作状态，以提升火箭发射可靠性。

7、冷分离

重型猎鹰火箭的助推器分离和一二级分离均采用的无损式“冷分离”模式（主要为冷氮喷射或机械式推杆）也是一大亮点，其相较于更为传统的爆炸式“热分离”无疑会更具优势。

四、美国猎鹰重型运载火箭的研制过程和性能数据如何

2011年4月份，那时只有三十几岁的马斯克还没有成为“钢铁侠”，太空探索技术公司和特斯拉也远没有形成如今这样的誉满天下的影响力。但也正是在这样的背景之下，马斯克却通过寥寥几位记者向世界宣告了“他想要造出重型猎鹰火箭”的疯狂想法。

“重型猎鹰”运载火箭原计划2013年首次发射，后因各种原因推迟至2018年发射。

2016年12月28日，太空探索技术公司发布了猎鹰重型火箭首张照片。据称，它将是世界上运载能力最大的火箭，是当时运载能力最大火箭的2倍。

2017年12月，马斯克曾宣布，该火箭将携带一辆属于他个人的特斯拉跑车，将其发射到一条位于地球和火星之间的环太阳轨道上，并将掠过火星。“太空探索”公司稍后发布了这辆汽车被安装到火箭上的照片。

2018年1月24日首次进行火箭发动机静态点火测试。

猎鹰重型运载火箭高70米，宽12.2米，重量为1420.8吨，起飞时27台梅林1D发动机同时工作，可以提供高达2280多吨的起飞推力[5]。发射初级阶段所有引擎提供的总推力逾500万磅，可送入近地轨道的有效载荷高达14万磅（约合63.8吨），为现役航天器之最，仅次于当年执行阿波罗计划的“巨无霸”土星五号重型运载火箭（140吨）。

如果以其近地轨道（LEO）有效载荷63.8吨、最大起飞重量1428吨算，“重型猎鹰”运载系数高达0.0447。“重型猎鹰”的GTO轨道运载能力系数高达0.0187。

基本技术数据

地球同步轨道运载能力（GTO）：26.7吨

火星轨道的运载能力：16.8吨[5]

第一级：

猎鹰重型助推-芯级-助推布局

猎鹰重型助推-芯级-助推布局

地面推力：2282吨（27台梅林发动机）

真空推力：2468吨

第二级：

真空推力：90吨