- 主题:太空叉的发动机可以重复用的关键是什么?
其实外边烧黑的部分主要就是“喷子”吧,连同两个燃烧室,都没有活动部件,不是最麻烦的部分。结构件固定件之类的检查也简单。无变形无开裂无松动,探伤没事应该就行吧。
复用应该主要是要检查燃料和氧化剂容器和管道,以及预燃透平和共轴的两个泵。
说复用麻烦和复用简单,这个就是相对而言,关键可能是参照的标准不一样。比起有点问题就归零的思路肯定要简单,但是也不是拆下来简单检查下就直接装上用。有事说事,就事论事。
按马斯克的设想,免维护复用100次,简单维护使用1000次,目前似乎还是比较难达到。只要简单检查维护,发动机主要部件不更换,可以复用20次,那就算很大的进展了。2022年12月B1058复用达到15次,但不是免维护,不知道是否更换过关键部件。
我瞎猜下,有可能10次复用到100次复用的难度,100次到1000次的难度,都远小于0次复用到10次复用。前期可能主要是要尽量减少恶劣工作条件对部件造成的损伤,尤其是改进对机械冲击和热冲击的防护和耐受性。后期才需要关注磨损(慢烧蚀)和疲劳类的故障。
【 在 PaoloMaldini 的大作中提到: 】
: 所以你是说SpaceX一边拆掉下来的发动机,
: 一边偷偷造新发动机顺便涂黑了装成二手三手货往上打
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这两芯一级是差不多的吧?
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 承担一日三射目标的是星舰,猎鹰9现在这样就可以了,spacex不会做更多改进的。
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哦,我大概明白你什么意思了,梅林用煤油碳氢比大需要清积碳,所以目前单个芯的最快周转时间也就是21天。
我前边那个贴主要是说可靠性(或故障率)和复用次数,二者可大致类比。周转时间长的话,要达到发射频度要求,就把待轮转的火箭芯基数提高就可以,备芯基数跟周转时间大致成正比。也就是在首批轮转的时候时间最多能差三个星期,然后就是流水线一样先进先出,每天N进M出L补。
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 什么意思?
: spacex只有2款引擎,猎鹰9用梅林,星舰用猛禽。
: 而且是一级二级都用一样的引擎,只换下喷嘴区分下海平面版还是真空版。
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是啊,首先是回收火箭需要消耗的燃料和氧化剂,加上把这些燃料打到一级关机的高度所需额外消耗的燃料和氧化剂,这部分的单次成本,跟单次重复使用发动机部件净节省的成本(考虑概率的话,就是回收火箭的收益期望值)比。
回收次数指标不同,所需的初始建设成本会不同,这个可用来考量那个回收次数最合适,但是鉴于可靠性数据不完善,目前也只能大致估计,同类型的发送机也没法大家收敛到同一个回收次数。
随着回收次数增加,单次发射的发动机边际成本会下降。
所以这个考量的另一端,推进剂的价格也是个重要因素。
【 在 drifter777 的大作中提到: 】
: 发动机都可以复用,设计标准要求不同而已。
: 据说,俄系发动机一般设计标准是重复使用(点火)10次,美系设计标准是20次。而空x在设计的时候就照着数百次去设计的。
: 复用不是啥太难的技术,难题是把发动机做的推力大+质量小+安全回收能力。这样回收才有更多利益可图。
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没准等到大多数人都要相信他的时候,最终他只能部分实现他的目标。
马斯克就是个GEEK,喜欢戏剧性和科幻感的技术,但是可能有时会忽略一些具体问题,到最后碰壁了才发现只能妥协。
他那个纯视觉自动驾驶理念就很能说明他的个性,后来他妥协过,然后又回去了。还有他那个N1并联发动机台数太多,似乎没考虑到单个复用芯的非自限性故障会导致整体可靠性下降太多。我不是很确定,但我对他的这些事情还是颇有疑虑的,因为没看到他有令人信服的解决和补漏。
说到火箭发动机寿命,重复使用1000次也就总共30到60小时,跟航发3000小时起步的寿命,工业燃气轮机年工作8000小时比,这目标似乎很卑微。但是考虑到高温蠕变、疲劳、烧蚀这些问题,还有反复启动的机械冲击和热冲击这些问题,有些部件可能10到50次复用就直接换掉反而更经济点。最终他那个免维护100次复用,有维护1000次复用的目标可能也得缩水,或者只是非整体地实现。
不一定对吧,过几年再看或许能确定点。
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 说到推进剂价格,所以星舰选了甲烷。
: 马斯克这个人当年他说要回收火箭的时候我也没少喷过他。作为被首批打脸的吃瓜群众之一,现在我对他了解的越多就越发现他在这长达20年时间里思考逻辑和言行的一致性。
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怎么说呢,这个纯视觉方案,在产品上的体现就是反复横跳。你可以说这不是妥协只是过渡,但这也不算是硬杠,至少能说暂时性的妥协他是可以做的。
其实如果他真的那么相信三维语义视觉背后的人工智能,如果他真的够极端够偏执,非要追求极致的科幻感的话,他应该追求的理论上限是,他只需要一颗可全景转向的摄像头就够了,对标一个聋哑单眼盲人驾驶员通过视觉对世界的理解和感知。但是机器实现事情的方式不一定非得对标生物,比方飞机也不一定非要偏执地追求扑翼飞行。这就是为理念做产品和为性能做产品的区别。
至于发动机复用,如果是货运,那可靠性可以妥协,就是个成本跟风险权衡,纯经济性的贝叶斯决策问题;如果是载人那可靠性要求就高很多,为了达到这个可靠性,复用的经济性会下降很多。
而且,按现有技术,超过50次的复用,尤其是免维护复用,需要火箭发动机的很多地方有革命性的改进。现在的冷却方案已经达到极致,也带来了系统复杂性。或许他能直接用空气当氧化剂,用惰性的氮把燃烧温度降下来,但性能会下降,还有热力型NOx的污染问题。这路子也有人想过。最终弄下来没准跟冲压航发趋近了。
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 没有吧,tesla纯视觉啥时候妥协了?你是说那个加装雷达的说法吧?那个只是加个毫米波雷达而已。我推测是用来对视觉系统的某些参数进行在线标定。tesla最早的时候就有毫米波,后来干掉了,这次又加上了。
: 马斯克妥协过的事情不多,反倒是在没有意义的地方上死磕的案例很多。这点在tesla上有大量的体现。比如tesla连雨水传感器都要砍掉,换ai视觉判断是否下雨,现在更是连超声波雷达都干掉用视觉代替了。他不上激光雷达你可以说是为了省钱(虽然老马把1亿刀一颗的引擎干到了25万刀,你说他搞不定激光雷达的成本也很不合理),这些传感器都是几毛钱的东西,最多车规级贵点算十几块钱吧,包括毫米波雷达顶天了也就是百来块的东西,再怎么也没法用省钱来解释了。只能说他们有他们自己的想法,普通人理解不了就别瞎猜。
: 我印象中马斯克真正妥协的事情就只有model3的量产,他原本是想要搞成完全自动化生产的。然后跌坑里爬了3年,最后还是灰溜溜的跑到中国用劳动力搞定。但这也只能说他步子迈太大扯到蛋,并不是说他这个想法就不正确。tesla现在的工厂都在加速往这个方向演化。
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我举那个单眼盲人驾驶员的例子,其实主要是想说,差别主要是背后能理解视觉语义的智能,至于前端传感器是光学摄像头的,激光雷达还是毫米波雷达,其实没那么重要。执着于纯视觉就是为了理念的成分比较大。
我作为观察者,当然鼓励技术多元化多探索多挑战,但是作为消费者,买产品还是可靠性和性能优先。说是理念与性能之争,其实是科研与商业制造之分。
当初航天飞机是主打载人复用的,一次事故基本上就葬送了它。龙飞船40多次发射里曾经有次爆炸,幸亏那次是货运。星舰用的一级芯多,可靠性问题会更突出一点。
其实火箭发动机比航发简单,前提是不复用,或者有限次数的复用。但是以后没准超高声速的航发会跟宇航发动机趋同。
现在的猛禽发动机本身技术上革命性的东西好像不多,就是集成和使用思路比较独特,目前几乎就是直接利用二手火箭发动机的幸存率和剩余寿命,挑选并稍整修下而已。实际上通常这部分的裕量比较大,就中国现有的设计工作150秒的火箭发动机(除非有牺牲式烧蚀材料设计的),工作台上分次启动,10倍时间工作可能多数都能撑过来,可以先挖这个潜力。
我觉得要到到了20+次复用(尤其是免维护),那高温蠕变、烧蚀、部件疲劳这些问题会相当突出,它要是要达到预设的目标(100次免维护复用,1000次有维护复用,隐含主要部件都不是新换的)可能得有点革命性的技术支撑,能有效可靠地提高火箭发动机的设计寿命才行。
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 纯视觉方案可不是为了极端偏执,老马是偏执不是弱智。
: 纯视觉方案最大的好处是落地的综合成本低很多,适用场景大很多,这些都是跟激光雷达+高清地图区别的特征。
: 老马做事的基本风格就是test driven,所以他们会追求能快速形成闭环扩大规模的技术路线,然后通过快速迭代来快速打磨产品。他们甚至说fsd只是为了让他们能实现test driven的副产品,你瞧瞧这b装的。
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关于视觉,我觉得你的思路可以开阔些,想想蝙蝠的超声定位,你可以把雷达视为广义的视觉传感器。举单目视觉的例子,只是说明这里三维视觉里智能的作用更重要而已,单目也可以脑补出深度,并不是推荐单目实现。
关于特斯拉的产品,我个人认为只是营销成功,我的理念是产品应该以性能为导向。最终,产品可能只需阶段性成功就算成功,公司需要长久的成功标准。
FFSC构型引擎是否具有足够的革命性,是定义为传统液体燃料火箭的一种major或minor改进更合适,这个是相对的概念,没法争论。
事实上,燃烧室冷却的方案很多。你说的800bar是压力,温度其实是更大的问题,冷却通常需要非常精巧和复杂。材料蠕变、烧蚀、渗碳、磨损、疲劳这些方面的慢变因素会直接导致失效或者引起次级效应间接导致失效,这些问题可能到20+次以上复用才逐渐显露出来,比方部件变形会导致冷却气膜不好发生烧穿这类的。
10次级别的复用其实现有技术就直接挑幸存的完好二手火箭发动机就可以,只需很少量的专门针对性设计。如果要50次复用,那设计就得大改。
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 视觉语义的智能当然是没问题的,老马坚持纯视觉也是这个原因,但单目要形成立体视觉不是不可以,只是会平添额外的工程复杂度,却没有什么好处。这在工程上没有意义。前面的例子,包括取消雨水传感器我都能说出意义,但坚持单目视觉做自动驾驶这种的就只有麻烦了。
: 激光雷达和毫米波雷达当然区别重大了。激光雷达方案就是配合高清地图用的,毫米波雷达根本就不能看静态物,主要用途是探测运动物体+测速。可不是名字带上雷达了意义就一样了,要这么说所有的车包括卡车都有雷达,超声波倒车雷达。
: 特斯拉是全球销冠,而且还是不做广告没有营销费用的那种(当然,老马最近表示要考虑做广告了,他认为很多人都不知道特斯拉的内在,比如在安全性方面有多出色)。本身就是出色的产品,从可靠性和性能优先的角度看挑不出毛病。也是全球千千万要成为tesla killer的pk对象。
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广义视觉这个词应该不难理解,除非你不愿意理解。这个词本身不是排斥被动传感器,而是说不能为了纯视觉而纯视觉,排斥激光雷达和毫米波雷达,应该以性能最优为标的,做出更具开放性的选择和综合。
特斯拉营销成功没有异议,但是产品性能和理念优先是有着天然的区别的,二者能趋同属于巧合。
至于富氧燃烧什么的,你得先弄清楚最初火箭发动机弄富氧燃烧的初衷就是为了降低燃烧核心温度,所以温度是否重要你说说看。燃烧室温度跟材料本身没那么大的关系,你这个说法我不知道怎么说,其实通常是因为燃烧室温度的缘故,对材料要求很高。
我也说了多次复用对材料会有更高的特殊要求。这很具体,确实有材料高温蠕变导致喷口烧坏的实例,至于火箭发动机10次寿命裕量也不是我说的,因为确实台上测试过1000千+秒,这就是我说现有火箭剩余寿命挖潜,挑选完好火箭应该就能达到10次级别复用的依据。所以咱两的内容看,你除了对马斯克的信仰和词汇的迷信之外,到底是谁在夸夸奇谈?
我还是认为,目前看,马斯克好像只能部分实现他的目标,也就是打折扣的目标。即使如此,他的推动作用也无可置疑。但是,不能盲目追,至少得先独立想清楚。当然,有句话是对的,看以后事实吧。
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 怎么又扯到超声定位了?
: 你要广义地说,那摄像头就是无源雷达呀,所以我早就在别的帖子里说过:
: 激光雷达和摄像头,一个NIR一个可见光。
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激光雷达,毫米波雷达和摄像头都各有其优点。我注意到你避开了毫米波雷达,所以你应该是知道毫米波雷达的穿透性是独特的优点。光学摄像头对交通标志的视觉识别比较擅长点,但是容易被致盲,白昼和夜间转换也有问题,这点激光雷达应该是比摄像头好。激光雷达对于障碍物的位置检测的确定性是最好的。所以,这三者能综合使用可能是挺好的方案,如果为了“纯视觉”的噱头硬弄纯视觉的话,可能是玩形式大于实质。
富氧燃烧看样子你是刚才去补课了,你查到的可能是FFSC那种,那就跟你说这个吧。一路富氧,一路富燃,这是两路“预燃”,富氧和富燃产生的烟气里,过量的组分都可以充当降温的未反应组分,所以燃烧烟气的温度不会过高,这两路分别驱动两路涡轮泵,流体加压后进入主燃烧室。涡轮固然是有温度限制的,但是燃烧室的材料也跟燃烧温度关系很大。这个温度最高的地方是在主燃烧室。发动机燃烧室,喷管这些地方必须有冷却,但是本身也多采用特殊合金,耐温达到2000度左右,还得借助外冷却和气膜冷却,并不是你说的材料无所谓那意思,实际上很多时候这都是很关键的技术要点。
你说的800BAR是主燃烧室的压力,这个压力主要是涡轮泵出口压力决定它的上限。对于燃烧室而言,最大的挑战不是压力,而是温度。实际上,较低温下用不锈钢随便就能做到耐压1000BAR以上,4000BAR都能做到,但是常压下能(即使冷却很完备)扛住燃烧室高温的材料还是不好找的。对于富氧预燃,有个问题就是富氧烟气的氧化问题,这里温度同样比压力更重要点。
另外,高温涡轮机是可以有冷却的,现在设计的高级航发有叶片内冷却,或许马斯克可以把这个东西借过去试试,看能不能让他的涡轮泵实现他的目标。我说的高温蠕变、疲劳等因素里,也包括涡轮泵这部分,并不是只限于说燃烧室和喷管。在他没有成功复用的火箭发动机里,可能由于涡轮泵故障而没法复用的会有不少,不过好像他也没说他没复用成功的都是些什么情况,复用成功的换了多少东西。至少从目前他的表现看,复用次数还没显著超过通常的发动机寿命裕量范围,也远不是他说的免维护,周转时间还挺长。
我没有给你扣帽子,为纯视觉而纯视觉就是自限选择,而马斯克做的就是合理的,第一反应就是拼命找理由来支撑,你这种倾向很明显,这其实都是马后炮式的说历史必然。马斯克没说的你能看到吗?
我当然没法跟马斯克一样去造火箭,但是这是一个讨论发动机复用关键因素的帖子,我可以把我认为马斯克会遇到的困难讲出来,如果你觉得这些理由都不存在,你可以说出你的理由。我说的当前火箭通常的寿命裕量,还有更多次复用可能出现的特殊问题,都是有依据的。你跟我比比,谁说得虚?
【 在 lvsoft 的大作中提到: 】
: 你别给我扣帽子,我不存在无法理解的问题。我都把原理讲解出来了,是不是还要我来科普下相控激光雷达哦?
: 你要知道,我压根就不认同激光雷达很贵这个观点。如果激光雷达是更优选项,那把它做到跟摄像头一样便宜就行了。以车企的资金实力和产品规模来说,这并非做不到,而且单纯从复杂度角度来说,摄像头的cmos sensor发展到现在一样是超级复杂的,甚至我觉得比激光雷达还复杂的多。毕竟激光雷达还能有很多初创企业,说明技术壁垒和成熟度还不是那么的高,cmos sensor现在基本就只有sony和samsung在前面跑,没有初创可能了。
: 问题是,既然你以性能最优为标的,那你倒是说说激光雷达的必要性在哪里,有哪些纯视觉无法取代的优势?
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