談談力箭二號的“平穩起步”：Hurry up! Kinetica II

力箭二號首飛取得圓滿成功，可喜可賀。回顧發射過程，細心的網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用的“完全體”，力箭二號后面的表現更值得期待。

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

1. 結構力學與推力傳遞的平衡

傳力路徑優化：三角形布置能使三臺發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構的過度損耗。

空間利用率：3臺發動機在有限的箭體截面內（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，也為每臺發動機提供了±6° 的雙向搖擺空間，確保了飛行過程中的姿態控制能力。

2. 垂直回收的“天然優勢”

力箭二號的這種布局更是為集束式垂直回收重復使用量身定制的：

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”的狀態能提供更精準的節流控制，避免了動力過剩導致的著陸失敗。

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

3. 極速迭代與商業冗余

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計偏置的發動機支架，實現了生產線的高度統一。

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

三

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

其主要優點顯而易見：

研發與生產的高效通用性：芯一級與助推器在結構、動力及管路上完全一致。這種“拼積木”式設計大幅降低了研發成本和生產線復雜度，通過單一模塊的批量化生產即可覆蓋2噸至20噸的運力區間。

顯著的回收便利性（集束回收）：這是該構型最大的創新。三芯并聯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設備，顯著提升了回收部分的價值占比，攤薄了發射成本。

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

著陸推力調節靈活：在回收階段，可通過僅開啟單臺發動機實現極小的推力輸出，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（低面推比導致）：三芯并聯增加了火箭的橫截面積，導致氣動阻力劇增。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。

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

氣動環境復雜：三體并聯在高速飛行過程中，芯級之間的窄縫會產生復雜的激波干擾和氣動熱反饋，對導航制導（GNC）和熱防護設計提出了嚴苛挑戰。

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

通過增加成熟小推力發動機的數量，而非研發昂貴的大推力補燃循環發動機，同時，將芯級與助推器通用化，可實現發動機的大規模批量生產，極大地攤薄了單臺引擎的研發和生產成本，符合商業航天對低成本、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節，在回收著陸階段，開啟單臺發動機即可獲得極小的推力下限，避免了推力過大導致的“彈跳”或無法著陸，對垂直回收的支撐能力優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……

了不起的中國制造

出品 | 網易新聞