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摘要：火箭艙段是火箭結構的重要組成部分，其穩定性直接影響火箭的安全性能。

張志成 崔展鵬 劉俊林 聶濤 （北京特種工程設計研究院） 近年來，世界航天大國集中進入主力火箭更新換代期，例如，美國的“航天發射系統”（SLS）火箭、“獵鷹”火箭、“星艦”、“新格倫”火箭、“火神”火箭，歐盟“阿里安”6火箭，日本H-3火箭，俄羅斯“安加拉

20 世紀以來，大多數火箭都使用易于控制的液體推進劑，但隨著人們發現固體火箭的制造更簡單且可靠性更高后，固體火箭發動機越多越來地運用在軍事領域中。與液體或混合火箭不同的是，固體燃料火箭可以長時間存放而不會降解推進劑，所以無論何時使用，它們的可靠性都很高，完全不用擔心燃料“失效”。

2017年更是實現了14次嘗試，全部成功，其中4次實現了發射“二手火箭”2018年4月首次試射成功的獵鷹重型火箭，左右兩個“捆綁”的助推器其實就是之前成功回收的火箭一級助推器，中間的為嶄新的火箭一級助推器。一個新的獵鷹9號火箭相當于一枚嶄新的獵鷹9號火箭和兩枚被回收的火箭一級助推器組合而來。

其中，SpaceX公司的獵鷹9火箭革命性地實現了入軌級運載火箭第一級回收與重復使用。2015年12月，獵鷹9火箭首次陸地成功回收一子級。2017年3月，獵鷹9火箭一子級首次重復使用發射。截至2022年9月，該火箭成功回收一子級130多次，單枚火箭一子級復用次數最多達14次，發射強度之高、可靠性和經濟性之顯著都令人驚嘆。成就獵鷹9火箭的技術基礎是9臺并聯的梅林1D發動機。

汽車重復使用容易，火箭為什么難？因為火箭速度得每秒7.9公里才能進入地球軌道，要達到這一速度不但必須攜帶大量燃料，還需要借助多級火箭技術以接力方式飛行，并嚴格控制各級火箭的結構質量占比。現代火箭的燃料質量超過90%，剩余不到10%質量中有效載荷通常小于30%。為了讓火箭實現可重復使用，必然要預留一定的飛行能力用于返回，這就進一步增加了了火箭的干重，削弱了它運輸有效載荷的能力。

火箭動力學是研究火箭運行過程中涉及的力學、動力學和控制等方面的學科。它主要關注火箭的飛行、推進、姿態控制、航跡計算以及火箭的性能分析等各個方面。具體來說，火箭動力學主要研究以下幾個方面：1) 火箭運動分析： 火箭動力學研究火箭在大氣層內和外的運動特性，包括推進劑燃燒產生的推力、速度、加速度、高度等參數隨時間的變化。

編輯：陳一丹審核：馬杰文章來源：火箭推進

1 整箭無線系統工作體制運載火箭在塔架內測試期間，大量無線信號在狹窄空間內傳播，工作環境相當惡劣，容易造成電磁干擾。火箭無線系統要求箭上天線周圍的活動平臺布置透波材料，地面接收天線盡可能對準箭上天線，使直線距離最短。

這需要采用零秒脫落連接器技術，最大限度延長供氣時間，提高火箭“零窗口”發射可靠性。下圖為大型低溫液體火箭的中心球鎖零秒脫落連接器，該連接器通過支架安裝在火箭支撐臂上。火箭起飛時，拉索控制連接器脫落，限位索作為備保手段提高零秒連接器脫落可靠性。

據新華社，記者從航天科技集團四院了解到，由航天科技集團四院中天火箭公司研制的增雨防雹火箭彈、飛機焰條、地面人影作業系統助力今年遼寧省的抗旱工作。增雨防雹火箭彈發射。航天科技四院供圖（新華社）近日，遼寧省各級氣象部門抓住有利時機，上下聯動，陸空兩路開展大規模聯合增雨作業。本次人工增雨作業大規模使用了中天火箭公司的增雨防雹火箭彈、飛機焰條、地面人影作業系統。

額，這個火箭的頭部，作為一個流體UP，怎么看都覺得它不流體。一般真實火箭會有一個整流罩，除了隔熱，其流線形狀還有減小空氣阻力的作用。看來我的水火箭得換個頭。以真實火箭整流罩為基礎，按照我的水火箭尺寸建了模，用天洑優化軟件AIPOD以40m/s運動時阻力加重力最小為優化目標進行自動仿真優化，一晚上AIPOD自動算了近百個案例，第二天一早，我得到了想要的模型。

中國商業航天公司深藍航天于2022年5月6日完成了其星云-M1液體燃料火箭首次可重復使用的千米級垂直起飛和垂直著陸測試。在從地面上升一公里后，火箭返回并著陸，距離目標著陸點偏差小于0.5米，標志著可重復使用運載火箭的成功回收。

▲ 火箭吊裝本次任務中，長四乙火箭搭載了飛行診斷控制單元，這是國內首次動力診斷和重構平臺的飛行驗證，驗證充分成熟后將推進工程應用，以提升運載火箭對動力系統故障的主動補救能力，提高火箭飛行可靠性。▲ 長四乙火箭整裝待發本次發射是長征系列運載火箭的第430次發射。來源/中國航天科技集團

20 多年來，ArianeGroup 一直信賴 NUMECA 的軟件工具來設計、分析和優化 Vulcain? 火箭發動機及其后續產品的液氫渦輪分子泵。我們的咨詢部門 NUMFLO 一直在為阿麗亞娜運載火箭的開發提供流體、熱和航空機械仿真方面的咨詢服務和專業知識。 “在進行昂貴的測試活動之前，多物理場仿真對于評估火箭發動機開發不同階段的流體動力學性能至關重要。

火箭發動機點火和實際的火箭飛行都發生在遠離人類的地方，不同于傳統火箭從地面上的發射臺發射。”如果在太空中出現問題，火箭上不會有人處于危險之中。 此外，由于發射不需要人類飛行員，Aevum可以充分利用物理定律和最佳效率，其中包括大幅節省燃料。與其他將飛機當作運載工具的水平發射方式不同，Ravn是真正的第一級，為火箭的動量貢獻了Delta V。

?“獵鷹9號”火箭是美國SpaceX公司研制的可回收式運載火箭，于2015年12月21日首次完成一級發動機回收。

這個由9個組件組成的模型代表了印度空間研究組織（ISRO）開發的用于載人及大質量有效載荷任務的重型軌道運載火箭LVM3（Mark-3運載火箭）。該模型采用兩級入軌結構，包括固體助推器、液體推進劑芯級和低溫上面級，反映了該火箭的實際結構和推進系統布局。該組件捕捉了外部幾何形狀，包括各級結構，例如固體火箭助推器、芯級、低溫上面級、有效載荷整流罩和級間結構。

這是模擬火箭噴管的兩個示例問題中的第二個： • 第一個例子，火箭噴嘴延伸模擬：制造，演示了如何模擬噴嘴制造階段的熱應力。 • 下面的第二個示例問題演示了如何模擬火箭噴嘴運行期間產生的熱應力。 雖然兩個示例都基于相同的幾何圖形，但使用的假設不同，因此導致不同的網格和不同的單元類型。

而人們通常形容火箭是“薄皮大餡”，主要的重量都在火箭肚子里的燃料上。可燃料都是“死重量”，是不能隨意增減的，所以，火箭設計師們就把心思動在了火箭的外殼上，把火箭的外殼變薄，目的就是為了給火箭減重。它能保證火箭的堅固性嗎？火箭的外殼其實是由多個部分組成。包括蒙皮、桁條和框環。框環和桁條組成一個圓柱型的框架，通過鉚接與蒙皮組合到一起。