龍：世界上第一艘由私人公司研發的飛船

小火箭出品

本文作者：邢強博士

我們聊一聊龍飛船吧。（獵鷹9號火箭的總體設計和彈道設計的情況，小火箭已經聊過了，詳見小火箭2016年4月12日的公號文章《獵鷹9號：SpaceX公司的成名之作》）

這是貨運版本的龍飛船（正在飛行在洛基山脈上空），也就是SpaceX公司接下NASA向國際空間站運送貨物大單的主要載具。

貨運版龍飛船，高7.2米（早期為6.1米），直徑3.7米，飛船增壓艙部分的外牆有15°的傾斜角。

飛船的增壓艙體積11立方米，非增壓艙14立方米，貨艙容積共25立方米。能夠運載6噸載荷到空間站（早期為3.31噸），還能夠從國際空間站帶回3噸貨物。

和傳統的貨運飛船一樣，龍飛船也依靠遍布周身的不同朝向的噴口在太空中進行姿軌控。

是不是感覺龍飛船四周的噴口有些多？是的，龍飛船一共用了18台姿態控制推進器。這是冗餘設計思想的又一個體現（獵鷹9號火箭的一級9台發動機也是冗餘設計）。18台姿態控制推進器中，任意2台出現故障，都不會明顯影響龍飛船的姿軌控能力，飛船可繼續安全地執行任務。

龍飛船飛行在非洲沙漠上空。注意龍飛船在太空展開了一對太陽能帆板。這對太陽能帆板能夠為龍飛船提供1500瓦的平均功率（峰值功率4000瓦）。

龍飛船內的直流供電分為28伏和120伏兩種。

宇航員安德魯·庫佩斯拍攝的龍飛船的貨艙內部場景，看起來還是蠻寬敞的。

非增壓艙的後蓋打開後，宇航員能夠在太空看到地球。

龍飛船的增壓貨艙頂部有1個邊長為1.27米的正方形艙門。這個門對於這個個頭兒的飛船來說，算是很大了。其面積為進步號無人貨運飛船的3倍。這個設計是為了方便大型空間實驗設備的進出。

在廠房中的龍飛船

左邊的是貨運版龍飛船矮構型，高6.1米，右邊的是最近用的高個兒型，高7.2米。龍飛船直徑都是3.7米，飛船增壓艙部分的外牆有15°的傾斜角。

獵鷹9火箭、聯盟火箭與太空梭的大小比較。

本著一圖勝千言的原則：較為著名的多款空間飛行器的大小比較。

這是V2版的龍飛船，也就是載人版的龍飛船。

這個版本的龍飛船也可以搭載一個大型貨艙。

單台超級天龍座發動機正在進行點火試驗。

小火箭覺得在這裡尤為值得一提的是，超級天龍座發動機的很多零部件（甚至包括燃燒室），都是3D列印出來的。在很多人還在討論3D列印的產品在精度、可靠性等方面是否能夠經受住考驗的時候，這款發動機已經進行了超過80次的點火試驗，累計可靠工作時間超過300秒。

超級天龍座發動機激光增材3D列印過程。

超級天龍座發動機燃燒室3D列印成品

採用雙台並聯布局的超級天龍座發動機，以安裝在載人版龍飛船上的角度和高度進行點火測試的組圖。該測試完成後，超級天龍座發動機就要裝配到飛船上了。

正在進行發動機測試的載人版龍飛船。（吊飛測試）

正在進行發動機測試的載人版龍飛船。（自由飛測試、逃逸測試）

按照設計，載人版龍飛船可載7名宇航員。注意，那大屏顯示器和座椅、艙壁的設計，是不是已經開始接近人們想像中的未來宇宙飛船的樣子了呢？

載人版的龍飛船承載了登陸火星的期望。

有關飛船防熱大底和再入彈道的問題，咱們已經在小火箭的公號文章《戰爭黑科技的和平利用：探月飛船回家路》中探討過了。現在就去年小火箭好友提出的能否對宇宙飛船在大氣層內飛行的流場計算問題開個腦洞進行回復。也有人推薦小火箭計算星球大戰里的鈦戰機，這個爭取以後也能完成。

在大氣層中，龍飛船的太陽能帆板因結構強度問題，會折斷，因此不予考慮，只計算了帆板的壓力分布。對飛船船體的計算比較用力。可以看到，飛船底部的氣流亂如古代豪放派詩人的髮絲，這是其飛行阻力的主要來源。

感謝大家對小火箭的支持！

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小火箭視頻：載人版龍飛船逃逸飛行測試