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力箭二號首飛取得圓滿成功，可喜可賀。回顧發(fā)射過程，細心的網(wǎng)友也一定注意到了火箭升空的速度相比當今主流運載火箭明顯有些慢，而且相較于同等起飛重量的火箭，力箭二號運載系數(shù)并不是最高的。這也絲毫不意外，因為力箭二號面推比、推重比都不高。 由于單位截面積提供的推力較小（面推比低），火箭在穿越稠密大氣層時需克服更長的重力損失時間。相比長征十二號（單芯級大推力）或天龍三號，力箭二號在起飛階段的加速度上升確實較慢，這也導(dǎo)致更多的推進劑被用于“對抗重力”而非“增加速度”，這在一定程度上降低了其理論運載效率。
值得一提的是， 力箭二號單枚芯級采用3臺發(fā)動機呈等邊三角形布置，這也是很少見的。

二

當然了，本次首飛的力箭二號并非裝配力擎二號可復(fù)用的“完全體”，力箭二號后面的表現(xiàn)更值得期待。

除了早期頻繁炸機撲街的獵鷹，在傳統(tǒng)圓柱形箭體中，多采用“1+N”或多機環(huán)形對稱布局。而力箭二號的設(shè)計確實獨特，但也同樣帶來了可靠性的優(yōu)勢：

1. 結(jié)構(gòu)力學(xué)與推力傳遞的平衡

傳力路徑優(yōu)化：三角形布置能使三臺發(fā)動機的推力支架匯聚于芯級底部的中心主承力點，載荷分布相對均勻，避免了偏心力矩對箭體結(jié)構(gòu)的過度損耗。

空間利用率：3臺發(fā)動機在有限的箭體截面內(nèi)（通常為3.35米或3.8米直徑）能保持較大的安裝間距，不僅方便了管路排布，也為每臺發(fā)動機提供了±6° 的雙向搖擺空間，確保了飛行過程中的姿態(tài)控制能力。

2. 垂直回收的“天然優(yōu)勢”

力箭二號的這種布局更是為集束式垂直回收重復(fù)使用量身定制的：

低推力下限：在回收著陸段，力箭二號可僅開啟3臺發(fā)動機中的單臺進行減速。由于單臺力擎二號推力約110噸（首飛使用YF-102的推力約為84噸），對于近乎排空的箭體而言，這種“1/3推力”的狀態(tài)能提供更精準的節(jié)流控制，避免了動力過剩導(dǎo)致的著陸失敗。

重心對齊：通過精確的推力矢量控制，單發(fā)工作時仍能保持推力線盡可能靠近箭體縱軸，降低了對姿態(tài)控制系統(tǒng)（RCS）的壓力。

3. 極速迭代與商業(yè)冗余

通用化降本：三角形布局允許芯級模塊完全通用（芯一級即為助推器），無需為助推器重新設(shè)計偏置的發(fā)動機支架，實現(xiàn)了生產(chǎn)線的高度統(tǒng)一。

圖：相比于同等重量的獵鷹（也是煤油發(fā)動機復(fù)用火箭），力箭二號的面推比、運載系數(shù)確實相差很大。

三

另外，更為大家津津樂道的是CBC構(gòu)型設(shè)計，尤其是今后復(fù)用版本也是堪稱“長征八號R還魂版”所采用的集束式垂直回收模式。

其主要優(yōu)點顯而易見：

研發(fā)與生產(chǎn)的高效通用性：芯一級與助推器在結(jié)構(gòu)、動力及管路上完全一致。這種“拼積木”式設(shè)計大幅降低了研發(fā)成本和生產(chǎn)線復(fù)雜度，通過單一模塊的批量化生產(chǎn)即可覆蓋2噸至20噸的運力區(qū)間。

顯著的回收便利性（集束回收）：這是該構(gòu)型最大的創(chuàng)新。三芯并聯(lián)后作為一個整體進行集束式回收，全箭僅需配置一套格柵舵和一套著陸腿（分布在芯級與助推器上）。這避免了各助推器獨立回收所需的多套重復(fù)設(shè)備，顯著提升了回收部分的價值占比，攤薄了發(fā)射成本。

動力冗余與安全性：全箭起飛級共有9臺發(fā)動機，具備強大的容錯能力。若單臺發(fā)動機在飛行中失效，控制系統(tǒng)可通過算法調(diào)整實現(xiàn)動力補償，確保任務(wù)不因單機故障而失敗。

著陸推力調(diào)節(jié)靈活：在回收階段，可通過僅開啟單臺發(fā)動機實現(xiàn)極小的推力輸出，解決了大推力火箭難以精確懸停著陸的難題。

四

甘蔗沒有兩頭甜，這樣的回收方式不可避免也有明顯缺點：

重力損失較大（低面推比導(dǎo)致）：三芯并聯(lián)增加了火箭的橫截面積，導(dǎo)致氣動阻力劇增。同時，較低的面推比使得起飛加速度上升較慢，火箭在穿越稠密大氣層時會消耗更多燃料來對抗引力，降低了載荷比。

結(jié)構(gòu)死重較高：由于三個芯級都有獨立的殼體結(jié)構(gòu)和底座，相比同等直徑的單芯級大火箭，其結(jié)構(gòu)自重更大，在運載效率上天然遜于單芯級高壓補燃構(gòu)型。

氣動環(huán)境復(fù)雜：三體并聯(lián)在高速飛行過程中，芯級之間的窄縫會產(chǎn)生復(fù)雜的激波干擾和氣動熱反饋，對導(dǎo)航制導(dǎo)（GNC）和熱防護設(shè)計提出了嚴苛挑戰(zhàn)。

或許， 力箭二號采用的CBC構(gòu)型與多機并聯(lián)導(dǎo)致的面推比（起飛推力與箭體最大截面積之比）較低，這是一種典型的“以性能換取商業(yè)可靠性”的工程折中方案，這也很符合中科宇航研發(fā)該款火箭過程中的一貫思路。

通過增加成熟小推力發(fā)動機的數(shù)量，而非研發(fā)昂貴的大推力補燃循環(huán)發(fā)動機，同時，將芯級與助推器通用化，可實現(xiàn)發(fā)動機的大規(guī)模批量生產(chǎn)，極大地攤薄了單臺引擎的研發(fā)和生產(chǎn)成本，符合商業(yè)航天對低成本、高頻次的追求。而且，相對于大推力單機方案，力箭二號在上升段的故障容錯率更高。

另外，低面推比通常配合更更精細的推力調(diào)節(jié)，在回收著陸階段，開啟單臺發(fā)動機即可獲得極小的推力下限，避免了推力過大導(dǎo)致的“彈跳”或無法著陸，對垂直回收的支撐能力優(yōu)于高面推比的大型單機。

所以，小步快跑力箭的傳奇還將繼續(xù)……

了不起的中國制造

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