力箭二號(hào)首飛取得圓滿成功，可喜可賀�；仡櫚l(fā)射過(guò)程，細(xì)心的網(wǎng)友也一定注意到了火箭升空的速度相比當(dāng)今主流運(yùn)載火箭明顯有些慢，而且相較于同等起飛重量的火箭，力箭二號(hào)運(yùn)載系數(shù)并不是最高的。這也絲毫不意外，因?yàn)榱?hào)面推比、推重比都不高。 由于單位截面積提供的推力較�。嫱票鹊停�，火箭在穿越稠密大氣層時(shí)需克服更長(zhǎng)的重力損失時(shí)間。相比長(zhǎng)征十二號(hào)（單芯級(jí)大推力）或天龍三號(hào)，力箭二號(hào)在起飛階段的加速度上升確實(shí)較慢，這也導(dǎo)致更多的推進(jìn)劑被用于“對(duì)抗重力”而非“增加速度”，這在一定程度上降低了其理論運(yùn)載效率。
值得一提的是， 力箭二號(hào)單枚芯級(jí)采用3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)呈等邊三角形布置，這也是很少見(jiàn)的。

二

當(dāng)然了，本次首飛的力箭二號(hào)并非裝配力擎二號(hào)可復(fù)用的“完全體”，力箭二號(hào)后面的表現(xiàn)更值得期待。

除了早期頻繁炸機(jī)撲街的獵鷹，在傳統(tǒng)圓柱形箭體中，多采用“1+N”或多機(jī)環(huán)形對(duì)稱布局。而力箭二號(hào)的設(shè)計(jì)確實(shí)獨(dú)特，但也同樣帶來(lái)了可靠性的優(yōu)勢(shì)：

1. 結(jié)構(gòu)力學(xué)與推力傳遞的平衡

傳力路徑優(yōu)化：三角形布置能使三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力支架匯聚于芯級(jí)底部的中心主承力點(diǎn)，載荷分布相對(duì)均勻，避免了偏心力矩對(duì)箭體結(jié)構(gòu)的過(guò)度損耗。

空間利用率：3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在有限的箭體截面內(nèi)（通常為3.35米或3.8米直徑）能保持較大的安裝間距，不僅方便了管路排布，也為每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供了±6° 的雙向搖擺空間，確保了飛行過(guò)程中的姿態(tài)控制能力。

2. 垂直回收的“天然優(yōu)勢(shì)”

力箭二號(hào)的這種布局更是為集束式垂直回收重復(fù)使用量身定制的：

低推力下限：在回收著陸段，力箭二號(hào)可僅開(kāi)啟3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中的單臺(tái)進(jìn)行減速。由于單臺(tái)力擎二號(hào)推力約110噸（首飛使用YF-102的推力約為84噸），對(duì)于近乎排空的箭體而言，這種“1/3推力”的狀態(tài)能提供更精準(zhǔn)的節(jié)流控制，避免了動(dòng)力過(guò)剩導(dǎo)致的著陸失敗。

重心對(duì)齊：通過(guò)精確的推力矢量控制，單發(fā)工作時(shí)仍能保持推力線盡可能靠近箭體縱軸，降低了對(duì)姿態(tài)控制系統(tǒng)（RCS）的壓力。

3. 極速迭代與商業(yè)冗余

通用化降本：三角形布局允許芯級(jí)模塊完全通用（芯一級(jí)即為助推器），無(wú)需為助推器重新設(shè)計(jì)偏置的發(fā)動(dòng)機(jī)支架，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的高度統(tǒng)一。

圖：相比于同等重量的獵鷹（也是煤油發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)用火箭），力箭二號(hào)的面推比、運(yùn)載系數(shù)確實(shí)相差很大。

三

另外，更為大家津津樂(lè)道的是CBC構(gòu)型設(shè)計(jì)，尤其是今后復(fù)用版本也是堪稱“長(zhǎng)征八號(hào)R還魂版”所采用的集束式垂直回收模式。

其主要優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)：

研發(fā)與生產(chǎn)的高效通用性：芯一級(jí)與助推器在結(jié)構(gòu)、動(dòng)力及管路上完全一致。這種“拼積木”式設(shè)計(jì)大幅降低了研發(fā)成本和生產(chǎn)線復(fù)雜度，通過(guò)單一模塊的批量化生產(chǎn)即可覆蓋2噸至20噸的運(yùn)力區(qū)間。

顯著的回收便利性（集束回收）：這是該構(gòu)型最大的創(chuàng)新。三芯并聯(lián)后作為一個(gè)整體進(jìn)行集束式回收，全箭僅需配置一套格柵舵和一套著陸腿（分布在芯級(jí)與助推器上）。這避免了各助推器獨(dú)立回收所需的多套重復(fù)設(shè)備，顯著提升了回收部分的價(jià)值占比，攤薄了發(fā)射成本。

動(dòng)力冗余與安全性：全箭起飛級(jí)共有9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，具備強(qiáng)大的容錯(cuò)能力。若單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行中失效，控制系統(tǒng)可通過(guò)算法調(diào)整實(shí)現(xiàn)動(dòng)力補(bǔ)償，確保任務(wù)不因單機(jī)故障而失敗。

著陸推力調(diào)節(jié)靈活：在回收階段，可通過(guò)僅開(kāi)啟單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)極小的推力輸出，解決了大推力火箭難以精確懸停著陸的難題。

四

甘蔗沒(méi)有兩頭甜，這樣的回收方式不可避免也有明顯缺點(diǎn)：

重力損失較大（低面推比導(dǎo)致）：三芯并聯(lián)增加了火箭的橫截面積，導(dǎo)致氣動(dòng)阻力劇增。同時(shí)，較低的面推比使得起飛加速度上升較慢，火箭在穿越稠密大氣層時(shí)會(huì)消耗更多燃料來(lái)對(duì)抗引力，降低了載荷比。

結(jié)構(gòu)死重較高：由于三個(gè)芯級(jí)都有獨(dú)立的殼體結(jié)構(gòu)和底座，相比同等直徑的單芯級(jí)大火箭，其結(jié)構(gòu)自重更大，在運(yùn)載效率上天然遜于單芯級(jí)高壓補(bǔ)燃構(gòu)型。

氣動(dòng)環(huán)境復(fù)雜：三體并聯(lián)在高速飛行過(guò)程中，芯級(jí)之間的窄縫會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的激波干擾和氣動(dòng)熱反饋，對(duì)導(dǎo)航制導(dǎo)（GNC）和熱防護(hù)設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)苛挑戰(zhàn)。

或許， 力箭二號(hào)采用的CBC構(gòu)型與多機(jī)并聯(lián)導(dǎo)致的面推比（起飛推力與箭體最大截面積之比）較低，這是一種典型的“以性能換取商業(yè)可靠性”的工程折中方案，這也很符合中科宇航研發(fā)該款火箭過(guò)程中的一貫思路。

通過(guò)增加成熟小推力發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量，而非研發(fā)昂貴的大推力補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)，將芯級(jí)與助推器通用化，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的大規(guī)模批量生產(chǎn)，極大地?cái)偙×藛闻_(tái)引擎的研發(fā)和生產(chǎn)成本，符合商業(yè)航天對(duì)低成本、高頻次的追求。而且，相對(duì)于大推力單機(jī)方案，力箭二號(hào)在上升段的故障容錯(cuò)率更高。

另外，低面推比通常配合更更精細(xì)的推力調(diào)節(jié)，在回收著陸階段，開(kāi)啟單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)即可獲得極小的推力下限，避免了推力過(guò)大導(dǎo)致的“彈跳”或無(wú)法著陸，對(duì)垂直回收的支撐能力優(yōu)于高面推比的大型單機(jī)。

所以，小步快跑力箭的傳奇還將繼續(xù)……

了不起的中國(guó)制造

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