SpaceX未来的Raptor 4猛禽发动机

hamycui

“SpaceX未来的Raptor 4猛禽发动机”

SpaceX还会开发Raptor 4

    当SpaceX的Raptor 3发动机仍然是太空爱好者的焦点，人们还忙于分析其令人难以置信的升级。但种种信息暗示这不是终点，SpaceX还会开发下一个版本，即Raptor 4。

可能搭载到Starship V3


    SpaceX计划了三个版本的Starship，分别是V1、V2 和 V3。Starship V3 比其他两个版本大得多。高度则达到150 米，比V1 高出近30 米，比 V2 高出约26米。高度增加、载荷能力的提高，意味着SpaceX需要一种专为Starship V3设计的新引擎。这种引擎很可能就是未来的Raptor 4。

Raptor 3将装备在Starship V2版的超重型助推器上


    SpaceX一直在为Starship V2使用Raptor 2发动机，但仅限于飞船部分。V2版的超重型助推器尚未亮相，但预计将集成现在测试中的Raptor 3发动机。

马斯克暗示未来的猛禽发动机


    今年4月，马斯克在对整个 SpaceX 员工发表讲话时提到，未来每台Raptor的推力水平将超过 330吨，目前Raptor 3的推力为280TF，优化后可能会达到300 TF。因此，要实现330吨的推力，肯定需要一种新的发动机型号。    在8 月份，马斯克发推表示猛禽 3.x 的推力将超过300 吨，这也是对Raptor 4的最直接暗示。这一雄心勃勃的宣言凸显了 SpaceX 在发动机开发方面对创新和性能改进的不懈追求。

Raptor 4的推重比预计为220:1


    虽然我们还没有Raptor 4的图像及其他信息，但基于从Raptor 1到Raptor 2再到Raptor 3 的改进，几乎可以肯定Raptor 4将被设计得更加紧凑和高效。考虑到Raptor V1的质量为2000公斤，Raptor 2的质量为1600公斤。那么Raptor 4的质量应该能达到1500公斤。    如果它能实现推力330 TF，那么推重比TWR将达到220，这个数字令人难以置信，相比之下Merlin 1D发动机的基准推重比为180。

不同发动机的推重比


    TWR推重比是衡量火箭发动机效率和功率的关键指标。推重比越高，表明发动机性能越强，可以使火箭加速更快，飞得更高。Raptor 4 的推重比如果达到220，将处于火箭发动机性能的最前沿。    相比之下，航天飞机RS25发动机的推重比最低，为73比1，然后是RD180 78。尽管目前还没有 BE4 的精确数据，但人们猜测大约为80。但 F1发动机的推重比达到94，而 Raptor 2目前的推重比是107。

新发动机将以Raptor 3为基础


    尽管有关猛禽4发动机的详细信息仍然稀少，猛禽4是否会成为SpaceX的最终迭代产品仍不确定。可以确定的是，Raptor 4将以SpaceX今年早些时候推出的Raptor 3为基础。    自首次亮相以来，Raptor 3发动机在目前运行的火箭发动机中的技术复杂性和功率方面一直处于领先地位。

Raptor 3的关键进步：集成的冷却系统


    新一代猛禽发动机的关键进步之一是其集成的冷却系统，其最显著的特点之一是不再需要外部隔热罩。这是通过在整个发动机结构中实施整体冷却回路实现的。这些冷却回路嵌入发动机部件本身，包括燃烧室喷嘴等关键区域，甚至预燃室和燃气歧管。这种集成的热管理方法使发动机能够承受火箭喷发的极端高温，而无需依赖单独的隔热罩。

新冷却系统的关联效益


    马斯克在推文中也提到：再生冷却和二次流道已经成为整个发动机不可分割的一部分。因此不需要隔热罩，这是以前从来没有做过的事情。此外，拆除发动机隔热罩还无需在发动机隔热罩后面集成10吨以上的灭火装置。因为任何气体泄漏都会进入发动机周围已经过热的等离子体，从而使泄漏变得无关紧要。

新方案的维修更加困难

    然而，在发动机工程中没有什么是容易的。马斯克表示，猛禽发动机实际上有点难以维修，因为有些部件不再有法兰，而是焊接起来。在传统设计中，法兰连接可以相对容易地拆卸和更换单个部件。    对于焊接部件，这不再可能，对于维修或检查 。技术人员需要真正切开发动机的焊接部分，与简单地松开法兰连接相比，这是一个更具侵入性和耗时的过程，需要专门的工具和专业知识才能在不损坏发动机其他部件的情况下执行此类操作

新方案反映了SpaceX维护理念的转变

    这也反映了维护理念的转变，SpaceX不再为了方便更换部件而进行设计，而是优先考虑发动机整体的可靠性和性能。他们的假设是，随着设计和制造的改进，频繁维修的需求将会减少。这种发动机可以支持频繁发射，同时将维护停机时间降到最低。这是一个大胆的战略，如果成功，可以显著推进最先进的火箭推进技术。
    让我们拭目以待，看看新一代的猛禽发动机将带来哪些惊喜。