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运载火箭使用某种材料首先要确定材料性能是否满足需要,其次价格是否合适。 铝合金是传统运载火箭中应用最广泛的材料铝合金 钢材 对比,其比强度、比模量等基本性能指标已经可以满足运载火箭的发射需求。 然而,并不是传统的火箭。 其核心二级需要回收再利用,这就要求它能够承受不低于1200度的烧蚀温度。 这对于铝合金来说是不可能的,因为铝合金的熔点在600度左右。 如果星舰火箭体继续使用铝合金,则必须像航天器返回舱一样覆盖耐热层或隔热瓦。 这必然会大大增加星舰的生产成本。 如果用不锈钢的话就很容易解决。




第一款巨型钢箭!成本降低一个数量级
除了性能之外,价格是星际飞船选择不锈钢的另一个重要因素。 目前猎鹰主体结构采用的2098铝合金是比较高端的铝合金材料。 成分相似的2198铝合金(Al-3.2Cu-0.9Li-0.4Mg-0.4Ag-0.1Zr)是从我国进口的。 该材料报价为130元/公斤,仅适中,锂含量较高的2098单位成本明显偏高。 巨型火箭星舰想要量产,必须大幅降低材料成本。 星舰选择了不锈钢,属于第一金属——铁金属家族,材料的单价降低了一个数量级。 以使用的304L不锈钢卷板为例。 这是国内外市场上比较成熟、应用广泛的不锈钢材料。 其在我国国内市场的价格低至14元/公斤,仅为2198铝合金的1/1。 9.


星舰的起飞质量达到5000吨。 设计较好的火箭结构系数通常在10%左右,即火箭本体质量占起飞质量的10%。 据此推算出星舰火箭本体的质量约为500吨。 星舰火箭体大部分由不锈钢制成。 假设全部采用304L以及与其接近的不锈钢材料,参考国内相关材料的市场价格,星舰火箭本体的材料成本约为700万(约合100万美元)。 按照50%的材料使用率计算,单艘星舰的材料消耗成本约为1400万(约合200万美元)。

性能与价格的双重优势,使得在权衡之下选择了合金钢-不锈钢。 由此,世界航天史上第一艘不锈钢运载火箭诞生了。 其裸露材料的设计在运载火箭历史上几乎是前所未有的。 的。 作为先行者,在不锈钢的应用上还有很多值得探索的地方。 在已知的基础上探索未知,是人类前进的基本步骤。 只是星舰迈出了比较大的一步,新技术占比太高,这使得它首飞的失败在意料之中。 不过铝合金 钢材 对比,幸运的是,首架航班已经完成起飞,继续正常飞行。 假以时日,当星舰一波三折取得成功,将证明不锈钢是成功的,并将引领运载火箭机身材料选用的新潮流。


