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(3)

本次任务中，法尔肯9v1.1火箭一子级箭体四周首次等距安装了4个7.62 m长的着陆支架（见图4）。该着陆支架为碳纤维铝合金蜂窝结构，采用高压氦气启动系统展开，伸展长度为18 m。

图4 法尔肯9v1.1着陆支架

试验后，Elon Musk公开表示，“跟踪数据显示火箭一子级最后已知状态为速度360 m/s、高度8.5 km、滚转角速度接近0°，在一子级落入海中后，箭上计算机还持续发出了8 s的数据，直至火箭一子级倒下”。此次发射任务及海面软着陆的成功实现表明，法尔肯9v1.1一子级安装着陆支架并未对火箭上升段造成影响。此外，本次试验中回收段箭体的滚转得到了有效控制。

c）第3次：2014年7月14日，SpaceX公司在执行Orbcomm公司发射任务时，又一次尝试了一子级海面软着陆回收试验。

本次试验中一子级发动机成功实现再入前点火和着陆前点火，着陆支架正常展开，但一子级在入水倒下时因受水力冲击而损毁。

d）第4次：2015年1月10日，SpaceX 公司用法尔肯9v1.1火箭成功发射龙飞船进入预定轨道，完成第5次国际空间站货运补给任务（CRS-5）。在本次发射任务中，SpaceX公司首次尝试使用海上移动回收平台进行一子级的可控自主回收。

回收过程中，一子级发动机重新启动了3次。第1次启动用于调整一子级的着陆点，第2次启动用于超声速制动，第3次启动用于着陆前反推制动。在自身导航制导控制系统的作用下，一子级成功找到了位于上的移动回收平台，但着陆时发生了“硬着陆”，一子级与平台发生了碰撞，导致火箭爆炸、平台受损。

此次发射的法尔肯9v1.1火箭新装了4个可摆动的气动栅格翼（见图5）。南京航空航天大学液压它是一种蜂窝式结构的多面翼，其优点是结构轻、升力特性好、铰链力矩小、控制效率高，可提供较大的气动阻力。在火箭上升过程中，栅格翼呈收拢状态，对火箭整体气动特性影响较小；在一子级返回过程中，栅格翼在气动力及解锁装置的作用下展开，改善一子级的气动特性，通过舵机驱动提供三通道的控制力矩，从而稳定返回段箭体的姿态。

图5 法尔肯9v1.1火箭栅格翼

一子级发生“硬着陆”后，Elon Musk公开表示，“从高超声速到亚声速阶段，栅格翼都正常工作，但在着陆前，用于控制栅格翼的液压机油耗尽；我们对栅格翼工作时间估算出现了问题，少估算了10%；在预计下个月开展的下一次试验中，将增加50%的液压机油来增加设计余量”。从上述信息可以得出，栅格翼在着陆前失去作用可能是导致本次“硬着陆”的重要原因。

虽然本次回收试验失败，但从火箭一子级成功找到海上移动回收平台可以看出，SpaceX公司应用于火箭一子级垂直回收的导航制导技术达到了很高的精度，着陆精度由此前3次试验的10 km提高到了本次试验的10 m。

e）第5次：2015年2月11日，SpaceX公司用法尔肯9v1.1火箭成功将深空气候观测站发射入轨，并第5次尝试回收一子级。

由于回收区域风浪过大，海上移动回收平台被召回，火箭以垂直的姿态降落在预定海面上，误差10 m。Elon Musk公开表示，“如果没有风暴天气，此次回收试验极有可能取得成功”。

f）第6次：2015年4月14日，法尔肯9v1.1火箭/龙飞船执行第6次国际空间站货运补给任务（CRS-6），同时进行第6次火箭一子级回收试验。

视频资料显示，一子级垂直降落到海上移动回收平台上，一两秒后由于存在侧向速度，火箭倾倒在平台上并发生爆炸，回收任务失败。Elon Musk公开表示，“节流阀响应慢于预定时限，导致火箭第一级在海上移动平台上硬着陆后倾覆并在数秒后爆炸”，更详细的事故原因尚无公开资料。

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