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发帖数: 22479 | 1 理论科学家和实验科学家，共同奠定了国家的科学基础，设计师，工程师，工艺师
，一起建立了国家的工业基础，但如果没有富有远见的企业家，踏着市场的脉动让科技
之光照耀千家万户，科技只会成为战场上杀戮的利器或是炫耀自身文化的道具。埃隆·
马斯克正是这群企业家中的一员！
“猎鹰火箭”的前身源于NASA工程师低成本火箭的概念：就是采用相对便宜的液
氧煤油作燃料，提高干质比【火箭发射时的质量和火箭关机时的质量的比】使两级液氧
煤油火箭就能发射高轨道的卫星，同时尽量降低火箭发动机的费用，从而降低成本。埃
隆·马斯克2002年创立SpaceX公司之后，并没有打算自己制造发动机，一直在寻求购买
俄罗斯的火箭发动机。因为火箭发动机开发周期长，俄罗斯的液氧煤油NK-15火箭发动
机，推重比已经达到了133，已经可以满足“猎鹰火箭”的需要。加上对推重比超过100
的发动机，干质比12的火箭来说，火箭的燃料箱占火箭干重的70%，提高干质比通过减
轻燃料箱的重量效果显著。无奈俄罗斯拒绝卖火箭发动机给他，只能自己另起炉灶制造
低成本的发动机。
SpaceX公司靠自己挖来的人才，和国家实验室合法获得的资料，研制了最初的
Merlin【梅林】 1A发动机。Merlin 1A发动机的推力只有340千牛【34.7吨】，为猎鹰
一号火箭提供动力。因为没有有足够的技术团队，涡轮泵由Barber-Nichols公司提供。
紧接着就开始研制Merlin 1B，它是1A发动机的升级型号，涡轮泵仍然由Barber-
Nichols公司提供，海平面推力提高到380千牛【38.8吨】，海平面比冲261秒，真空比
冲303秒，这个指标即使对比美国老牌公司几十年前的MB-3液氧煤油发动机也惨不忍睹
。不过这个发动机从未上过天！
之后的Merlin 1C火箭发动机，海平面推力增加到350千牛【35.7吨】，还衍生出真
空版Merlin 1C发动机，真空比冲336秒，凭借面积比117的大型喷管在比冲上也不过是
和普通的高压补燃液氧煤油发动机相当。此时的Merlin 火箭发动机，虽然性能平庸，
但它仍然有它的技术亮点。采用针栓式喷注器，可以大范围调节推力，液氧和煤油的质
量比是2.17：1，用更多的煤油形成液膜来冷却发动机。这样可以使用高强度的钢材来
制造发动机，而不是用镍基合金来制造，节省了许多成本，这也是后来高推重比的原因
之一。【镍基合金强度比钢材差了三倍】
Merlin 1C还发展出Merlin 1C +发动机，改进型发动机性能有了很大提高，海平面
推力提高到56.7吨，比冲为275秒，真空比冲304秒，最重要的是它的重量只有653公斤
，比增推前的Merlin 1C还轻了3公斤，因此推重比提高到96，这也是Merlin 1系列发动
机首次在推重比上初现锋芒。
2012年Merlin 1D发动机开始试车，它的地面推力为67吨，真空推力74吨，燃烧室
压强从6.89兆帕提高到9.77兆帕。海平面比冲282秒，真空比冲320秒，比冲数据在传统
燃气发生器循环液氧煤油发动机位居榜首，至于真空版Merlin 1DV发动机的比冲更是达
到了347秒，媲美专门设计的真空版高压补燃液氧煤油发动机。Merlin 1D发动机在推力
提高了10吨，燃烧室压强大幅提高的条件下，发动机重量反而降低到约468千克，这使
它的推重比提高到约160，超过苏联时代的NK-15发动机，一跃成为人类液体火箭发动机
推重比最高的型号。
为什么会有那么大的提高？原因是采用了隔热涂层改进了冷却系统，提高了液氧和
煤油的质量比2.34：1，使燃烧的能量更高。不过为了继续使用高强度钢材，液氧和煤
油的质量比仍然比俄罗斯高压补燃液氧煤油发动机的2.65：1，低了许多。开式循环火
箭发动机只所以燃烧室压强低，是因为涡轮泵都是富燃料燃烧，要消耗大约3%的燃料【
这部分燃气都是低速喷出会降低比冲】。如果要提高压强就需要增加燃料的消耗，这样
比冲就会下降得更厉害。受到煤油结焦温度的影响，富燃燃气温度不能超过800度，因
此涡轮泵效率不高。Merlin 1D发动机的涡轮泵，燃气经过第1级涡轮温度降低后，通过
喷射氧气二次燃烧再次提高温度，推动第2级第3级轮泵，在不增加燃料消耗的基础上提
高燃料压强从而提高燃烧室压强。
SpaceX公司继续升级它的发动机研制了Merlin 1D+发动机，它的推力和推重比进一
步提高，真空推力提高到约84吨，推重比达到了180，同时发动机燃烧时压强进一步提
高到10.8兆帕，比冲略有提高。靠着Merlin 1D+推重比的提高和火箭燃料箱干质比的提
高，猎鹰九号V1.1全推力版，已经具备了垂直降落回收的动力条件。2015年12月猎鹰九
号V1.1首次发射，并成功实现陆上垂直降落回收。Merlin 1DV+改进的真空版进一步提
高，推重比达到了200，推力提高到93吨比冲达到348。Merlin 1D+主要做了几项改进：
将液氧和煤油的质量比提高到2.36：1 增加燃烧能量，使用碳陶材料制造喷管延长段减
轻重量，还改进了低压涡轮提高效率。
Merlin 1DV+,经过长时间的数据积累继续得到优化，据公司总裁肖特维尔透露，试
车时推重比达到了232，推力提高到109吨。和排在第2名的俄罗斯推重比133 NK-15发动
机，已经没有可比性。
理论科学家创造理论，实验科学家通过实践检验这些理论并获得实验资料，设计师
学习众多科学家的理论和资料，结合自己的实践经验设计具体的产品。工程师负责制造
流程解决工程问题，有的还要设计新的制造设备，工艺师负责提高工艺水平和发展新的
工艺。企业家负责经营和筹措资金，项目经理负责产品开发流程控制研发成本。过往的
经历证明：总设计师花钱都不靠谱，因此现代企业取消了总设计师，改为首席设计师。 |
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