谈谈力箭二号的“平稳起步”：Hurry up! Kinetica II

力箭二号首飞取得圆满成功，可喜可贺。回顾发射过程，细心的网友也一定注意到了火箭升空的速度相比当今主流运载火箭明显有些慢，而且相较于同等起飞重量的火箭，力箭二号运载系数并不是最高的。这也丝毫不意外，因为力箭二号面推比、推重比都不高。 由于单位截面积提供的推力较小（面推比低），火箭在穿越稠密大气层时需克服更长的重力损失时间。相比长征十二号（单芯级大推力）或天龙三号，力箭二号在起飞阶段的加速度上升确实较慢，这也导致更多的推进剂被用于“对抗重力”而非“增加速度”，这在一定程度上降低了其理论运载效率。
值得一提的是， 力箭二号单枚芯级采用3台发动机呈等边三角形布置，这也是很少见的。

二

当然了，本次首飞的力箭二号并非装配力擎二号可复用的“完全体”，力箭二号后面的表现更值得期待。

除了早期频繁炸机扑街的猎鹰，在传统圆柱形箭体中，多采用“1+N”或多机环形对称布局。而力箭二号的设计确实独特，但也同样带来了可靠性的优势：

1. 结构力学与推力传递的平衡

传力路径优化：三角形布置能使三台发动机的推力支架汇聚于芯级底部的中心主承力点，载荷分布相对均匀，避免了偏心力矩对箭体结构的过度损耗。

空间利用率：3台发动机在有限的箭体截面内（通常为3.35米或3.8米直径）能保持较大的安装间距，不仅方便了管路排布，也为每台发动机提供了±6° 的双向摇摆空间，确保了飞行过程中的姿态控制能力。

2. 垂直回收的“天然优势”

力箭二号的这种布局更是为集束式垂直回收重复使用量身定制的：

低推力下限：在回收着陆段，力箭二号可仅开启3台发动机中的单台进行减速。由于单台力擎二号推力约110吨（首飞使用YF-102的推力约为84吨），对于近乎排空的箭体而言，这种“1/3推力”的状态能提供更精准的节流控制，避免了动力过剩导致的着陆失败。

重心对齐：通过精确的推力矢量控制，单发工作时仍能保持推力线尽可能靠近箭体纵轴，降低了对姿态控制系统（RCS）的压力。

3. 极速迭代与商业冗余

通用化降本：三角形布局允许芯级模块完全通用（芯一级即为助推器），无需为助推器重新设计偏置的发动机支架，实现了生产线的高度统一。

图：相比于同等重量的猎鹰（也是煤油发动机复用火箭），力箭二号的面推比、运载系数确实相差很大。

三

另外，更为大家津津乐道的是CBC构型设计，尤其是今后复用版本也是堪称“长征八号R还魂版”所采用的集束式垂直回收模式。

其主要优点显而易见：

研发与生产的高效通用性：芯一级与助推器在结构、动力及管路上完全一致。这种“拼积木”式设计大幅降低了研发成本和生产线复杂度，通过单一模块的批量化生产即可覆盖2吨至20吨的运力区间。

显著的回收便利性（集束回收）：这是该构型最大的创新。三芯并联后作为一个整体进行集束式回收，全箭仅需配置一套格栅舵和一套着陆腿（分布在芯级与助推器上）。这避免了各助推器独立回收所需的多套重复设备，显著提升了回收部分的价值占比，摊薄了发射成本。

动力冗余与安全性：全箭起飞级共有9台发动机，具备强大的容错能力。若单台发动机在飞行中失效，控制系统可通过算法调整实现动力补偿，确保任务不因单机故障而失败。

着陆推力调节灵活：在回收阶段，可通过仅开启单台发动机实现极小的推力输出，解决了大推力火箭难以精确悬停着陆的难题。

四

甘蔗没有两头甜，这样的回收方式不可避免也有明显缺点：

重力损失较大（低面推比导致）：三芯并联增加了火箭的横截面积，导致气动阻力剧增。同时，较低的面推比使得起飞加速度上升较慢，火箭在穿越稠密大气层时会消耗更多燃料来对抗引力，降低了载荷比。

结构死重较高：由于三个芯级都有独立的壳体结构和底座，相比同等直径的单芯级大火箭，其结构自重更大，在运载效率上天然逊于单芯级高压补燃构型。

气动环境复杂：三体并联在高速飞行过程中，芯级之间的窄缝会产生复杂的激波干扰和气动热反馈，对导航制导（GNC）和热防护设计提出了严苛挑战。

或许， 力箭二号采用的CBC构型与多机并联导致的面推比（起飞推力与箭体最大截面积之比）较低，这是一种典型的“以性能换取商业可靠性”的工程折中方案，这也很符合中科宇航研发该款火箭过程中的一贯思路。

通过增加成熟小推力发动机的数量，而非研发昂贵的大推力补燃循环发动机，同时，将芯级与助推器通用化，可实现发动机的大规模批量生产，极大地摊薄了单台引擎的研发和生产成本，符合商业航天对低成本、高频次的追求。而且，相对于大推力单机方案，力箭二号在上升段的故障容错率更高。

另外，低面推比通常配合更更精细的推力调节，在回收着陆阶段，开启单台发动机即可获得极小的推力下限，避免了推力过大导致的“弹跳”或无法着陆，对垂直回收的支撑能力优于高面推比的大型单机。

所以，小步快跑力箭的传奇还将继续……

了不起的中国制造

出品 | 网易新闻