南京航空航天大学液压 法尔肯9可重复使用火箭发展综述(2)

图2 蚱蜢验证机

蚱蜢验证机总共进行了8次垂直起降试验，试验情况见表1。

表1 蚱蜢验证机8次试验情况

序号试验时间测试内容点火持续时间/s 12012.09.21高度1.8 m3 22012.11.01高度5.4 m8 32012.12.17高度40 m，搭载一个假人玩偶29 42013.03.07高度80 m34 52013.04.17高度250 m，测试风中稳定性61 62013.06.14高度325 m，测试了导航传感器68 72013.08.13高度250 m，横向机动100 m70 82013.10.07高度744 m80

从表1可以看出，蚱蜢验证机的8次垂直起降试验飞行高度逐渐增加，点火持续时间逐渐加长，试验中还测试了某些特别技术，如搭载假人玩偶、测试风中稳定性和导航传感器、进行侧向移动。通过蚱蜢验证机这8次试验，SpaceX公司积累了一定的可重复使用火箭技术，包括低空、低速情况下的高精度姿态控制技术、大范围推力调节技术、导航算法、横向机动技术和着陆支架支撑技术等。

2.2 法尔肯 9R Dev验证机垂直起降试验

法尔肯9R Dev验证机（见图3）由法尔肯9v1.1火箭的一子级、3台Merlin 1D发动机和4个与法尔肯9v1.1火箭相同的着陆支架构成，验证机高约42 m，直径3.66 m，装有反作用控制系统，可提供三通道的控制力矩。

图3 法尔肯9R Dev验证机

2014年3月28日，法尔肯9R Dev验证机在德克萨斯州麦格雷戈试验场发射台完成静态点火试车。法尔肯9R Dev验证机在初始阶段仍进行低空、低速飞行试验，后续将开展高空、中速飞行试验，试验场地为新墨西哥州白沙试验场。目前完成的法尔肯9R Dev验证机试验有4次，详情见表2。

表2 法尔肯9R Dev验证机4次试验情况

序号试验时间测试内容 12014.04.17高度250 m 22014.05.01高度1000 m 32014.06.17高度不详，首次应用栅格翼 42014.08.22升空38s发生爆炸，主要原因是本次试验进行了极限工况的测试，试验中1台发动机的传感器失效使得火箭偏离飞行轨道，从而触发自毁指令

由表2中第4次试验失败可知，SpaceX公司对垂直起降技术的探索并非一帆风顺。但总的来看，通过法尔肯9R Dev验证机的4次试验，SpaceX公司进一步验证了低空、低速情况下垂直起降的各项关键技术，通过增加火箭发动机台数、加装栅格翼，使地面验证试验更接近于火箭一子级回收的真实情况。

2.3 发射任务中一子级回收试验

SpaceX公司除进行以上两种验证机的垂直起降试验外，还在法尔肯9火箭实际发射任务中尝试回收一子级。截至2016年1月，已尝试了9次。

a）第1次：2013年9月29日，法尔肯9v1.1火箭在范登堡空军基地首次执行发射任务，在完成将加拿大CASSIOPE卫星送入轨道主任务的同时，开展一子级海面软着陆试验。

试验中，火箭一子级熄火并与第2级分离后，9台Merlin 1D发动机中的3台成功点火制动，降低火箭落回大气层的速度。几分钟后，一子级位于中央的发动机再次点火，在溅落入海前进一步降低火箭速度，但火箭旋转产生的离心力使燃料无法进入燃料管，导致发动机燃料供应不足以致于提前关机，无法有效控制火箭飞行速度和姿态，从而使火箭一子级砸在水面上，实验失败。

b）第2次：2014年4月18日，法尔肯9v1.1火箭/龙飞船在卡纳维拉尔角空军基地发射升空，执行第3次国际空间站货运补给任务（CRS-3）。火箭一、二级分离后成功实现一子级海面受控软着陆。

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