論壇回復(fù)友疑:為嘛不用熱氣球或飛艇把火箭帶到高空發(fā)射呢?
網(wǎng)友:為嘛不用熱氣球或飛艇把火箭帶到高空發(fā)射呢?
我簡答:
???你能用熱氣球或飛艇空中運(yùn)輸一艘驅(qū)逐艦嗎?OP說的是1)提高載重 2)控制成本,這種火箭發(fā)射時(shí)輕不了,主要是氧化劑的重量,基本是戰(zhàn)艦的重量了。熱氣球是絕對不可能的。恁算算這種飛艇的體積和大小吧。。。 空中都市/省份,這個(gè)成本。。。 氦氣的話,人類根本沒有這么大庫存以及補(bǔ)充損耗。氫氣的話,萬一興登堡后就是一枚核彈。
同溫層以內(nèi)的飛艇只是提供區(qū)區(qū)2-4萬米的重力勢能,本身也沒有初始速度,本身運(yùn)上去也不便宜,為啥搞這么麻煩。。。 維珍,SC的雙體大飛機(jī)輔助發(fā)射,一大缺陷就是有效載重太小太迷你,因?yàn)殡p體大飛機(jī)的載重太杯水車薪(丫可是比AN225還大不少一樣大6發(fā),但根本不夠帶中小火箭的,只能帶迷你探空級火箭)。
老老實(shí)實(shí)SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)*4 做SSTO是正道??上КF(xiàn)在的西正客資本家都被花哨PR類火箭吸引,連SSTO都不給錢,那其它更燒錢的(造氣球便宜,造一個(gè)城市大小的有史以來最巨大結(jié)構(gòu)裝危險(xiǎn)氫氣可是比火箭都燒錢。另外也要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和補(bǔ)充高度的巨大動(dòng)力。比如這次馬義隆發(fā)射,一大堆發(fā)動(dòng)機(jī)都不工作剛升空就不停起爆愛好者拍得清清楚楚,可能大部分是馬義隆造得爛,但發(fā)射時(shí)就廢了不點(diǎn)火的3臺(tái)至少外圍那2臺(tái)確定是鋼筋混凝土的發(fā)射臺(tái)不夠結(jié)實(shí),整個(gè)崩塌了燒毀了,非??赡苁撬槠瑩糁辛送鈬?臺(tái))根本更不可能給錢
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簡單初中估算:
lol算是個(gè)樂子吧,初中理想氣體方程給個(gè)極簡估算。實(shí)際上也和所有普通飛艇的數(shù)據(jù)完全吻合,因?yàn)槠胀w艇飛不到高空的也沒有極大形變和極大機(jī)翼升力,也就那回事
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首先,要知道所有飛艇都有自己的死重,和最大氣體容積。這兩個(gè)比值就是結(jié)構(gòu)比重吧,完全決定了純粹浮力和機(jī)體強(qiáng)度。既然要吊火箭,強(qiáng)度不能太低吧,高空維持高度也要高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)吧。氣象氣球那種到了一定高度會(huì)自己炸掉的,絕對吊掛不了更是發(fā)射不了火箭
所有普通飛艇,從興登堡,到現(xiàn)代比如齊柏林NT等各種大小現(xiàn)代飛艇,都是大概那個(gè)樣子左右:每立方米容積 = 1kg左右死重。如果只裝燃料,壓艙,飛行員這些必不可少的,大概每立方米950g。正常商業(yè)運(yùn)營,大概每立方米1050g。


類似米帝Airlander10 / HAV304這樣還在發(fā)展中的最新式有機(jī)翼中高度飛艇,還沒大有批量商業(yè)好像(最早交付估計(jì)2026年以后了),這種每立方米525g。
假設(shè)以后技術(shù)還能再發(fā)展,新材料新設(shè)計(jì)之類,Airlander10基礎(chǔ)上打個(gè)8折給個(gè)優(yōu)化估計(jì)420g?


氣象高空氣球,大約每立方米15g。隨著高空壓力減小會(huì)越來越體積漲大。強(qiáng)度太低了基本是減重壓倒一切,一定高度后就會(huì)自己爆掉。

飛艇體積呢,中型的是寬高10-20米吧,大號(hào)的比如200噸死重興登堡,還有20噸Airlander10有機(jī)翼所以較寬的寬度是40米。咱大度一些,算體積給按寬高50米*50米,來估計(jì)長度OK?
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然后如果要發(fā)射大載重的中型火箭,500-1000噸吧,再加上輔助設(shè)施,吊掛機(jī)構(gòu)等等等等。。。不管了就按要浮力1000噸來算。
(1)興登堡巡航高度250m,Airlander10試飛高度達(dá)到1000米。先推算下1000米?
標(biāo)準(zhǔn)條件下,空氣比重1111g/立方,氫氣77g/立方按加熱10度算75g。氦氣153g/立方按加熱10度算150g。
可以看到,普通飛艇1000米已經(jīng)達(dá)到極限了,商業(yè)運(yùn)營配置根本光靠浮力沒法1000米。極精簡配置的話,
氫氣載重1000t:要50米寬,50米高,5600米長。大概五艘帝國級滅星者首尾相連

氦氣載重1000t:要50米寬,50米高,32公里長。大概比SS超級滅星者還長3公里。。。 或者寬福特級航母線度,高福特級航母線度,長三艘福特級航母首尾相連

Airlander10好得多,即使不考慮機(jī)翼升力,光靠浮力可以氫氣 50米寬 50米高 1000米長載1000t。氦氣要 50米寬 50米高 1150米長載1000t。
當(dāng)然了,1000米高度發(fā)射火箭毫無任何意義,對火箭負(fù)載不會(huì)有啥可觀改善,而且直接山頂修個(gè)發(fā)射場也一樣。僅僅是估著玩。
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(2)下一個(gè),10000米。
這一個(gè)比較棘手了,所有的現(xiàn)代飛艇浮力全部都完球。
空氣比重413g/立方,氫氣29g/立方按加熱10度算28g。氦氣57g/立方按加熱10度算55g。
搭眼一看就能看出來所有飛艇全完蛋。就算把Airlander10結(jié)構(gòu)重量打個(gè)8折420克/立方,那標(biāo)準(zhǔn)條件下不用機(jī)翼升力也浮不到這么高。實(shí)際上,420g用氫氣浮力極限標(biāo)準(zhǔn)條件9000米。氦氣極限標(biāo)準(zhǔn)條件8250米。而且這個(gè)極限高度載重為零。
而且,只是提升10000米還要巨昂貴巨麻煩,真的是沒事兒找事兒,在地面發(fā)射更合適的大火箭載重會(huì)大得多得多。
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(3)同溫層頂部,20000米。如果能實(shí)現(xiàn)的話這個(gè)高度還比較經(jīng)濟(jì)
1萬米飛艇就已經(jīng)全軍覆沒,這里純粹為了好玩,算算毫無結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的探空氣球吧。。。
空氣比重88g/立方,氫氣6g/立方。氦氣12g/立方。
探空氣球氫氣載重1000t:哪怕輕薄無比的探空氣球也要50米寬,50米高,7700米長。大概七八艘勝利級滅星者那么大
探空氣球氦氣載重1000t:要50米寬,50米高,8400米長。大概七艘帝國級滅星者那么大
lol
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(4)30000米
這個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)情況下,不考慮局部高空氣流氣溫,爆炸前多撐會(huì)兒,32000米,105000尺就是很多探空氣球的浮力極限了。。。
空氣比重18g/立方,氫氣1.3g/立方。氦氣2.5g/立方。
探空氣球氫氣載重1000t:要50米寬,50米高,300公里長。lol太抽象了,按500米寬,500米高的立方體,就是2360米長
探空氣球氦氣載重1000t:要50米寬,50米高,1050公里長(開高速路,北京到南京距離)?;蛘甙?000米寬,1000米高立方體,2000米長
順便說一下,氦氣儲(chǔ)量舉世無匹的米蒂,全北米儲(chǔ)量,只夠這艘氦氣探空氣球充滿的?。。。連一半兒都充不滿,更別提補(bǔ)充損耗了。全世界當(dāng)前估計(jì)氦氣可開發(fā)儲(chǔ)量,全采凈了可以充20個(gè)氣球。然后全地球都沒氦氣能采了,我們鋁焊工和儀器制冷要罵糧了。?P.S. 搞錯(cuò)了氬氣按立方算了忘了密度慚愧哈哈,該按重量算。5000噸氬氣一樣很恐怖就是了,米國庫存儲(chǔ)量10億立方17萬噸,全世界目前可開采總儲(chǔ)量400億立方680萬噸
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(5)40000米,平流層上方。再往上要靠特化薄皮和極好運(yùn)氣,完全沒有載重意義了。。。
一般的高空氣球不考慮局部高空氣流氣溫特殊情形之類,標(biāo)準(zhǔn)情況下在這個(gè)高度沒有浮力,只會(huì)下沉。。。
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綜合以上,如果要用氣球/飛艇浮力來升高火箭,就不說只是犧牲火箭重量、僅僅減少一小段阻力和重力勢能,就不說大工程可靠性運(yùn)營成本會(huì)嚇?biāo)廊?,那它也不?huì)像飛機(jī)發(fā)射一樣提供額外速度也相對稍微成熟合理一點(diǎn)。所以,萬米和以下的還是交給天馬,維珍747+LauncherOne,Stratolaunch那樣的飛機(jī)吧,打幾個(gè)小火箭探空火箭,給小火箭增點(diǎn)效,除了減租和勢能之外那個(gè)發(fā)射速度也基本可以加到dV上。
只要是小衛(wèi)星不大就行。天射大衛(wèi)星大載重是絕對絕對不可能的。除非飛機(jī)急劇變大。。。想著無底洞的巨型天射,還不如去開腦洞搞天鉤投石機(jī)