SpaceX 為什麼沒有大推力火箭發動機？

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SpaceX 一直都在使用一款小推力的梅林（Merlin）火箭發動機，單台推力只有556 KN（55噸），為了把獵鷹九號送上天使用了多達9台梅林發動機。

為什麼SpaceX 不使用一款大型火箭發動機，梅林火箭發動機的技術也是NASA給，為什麼不向NASA要一款大推力的火箭發動機的生產技術呢？

首先如何定義「大」？如果是100噸+，則SpaceX目前是沒有大推力發動機的，F9各個版本都使用了9台Merlin，和火箭一起迭代發展，最新的版本是F9 full thrust（亦稱為F9 V1.2）版本上使用的全推力版Merlin-1D/Merlin Vacuum-1D，推力已經很可觀了，F9的一級起飛推力為6806kN，二級真空推力934kN（見：Falcon 9 | SpaceX）。55噸推力的Merlin已經是若干個版本前的了。

SpaceX正在開發一型名為Raptor的液氧甲烷全流量分級燃燒發動機，之前傳聞說是F-1量級的，但據Elon Musk在一次Reddit AMA活動所透露的（ElonMuskOfficial comments on I am Elon Musk, CEO/CTO of a rocket company, AMA!），出於優化推重比的考慮，設計收斂到230噸級，但使用Raptor的MCT一級仍會有很多台，一種通常的猜測是與F9構型類似，一級使用9台Raptor，起飛推力2000噸級，二級使用1台Raptor Vacuum，LEO運載能力50噸+。

現在看來200噸級似乎是個很優化的推力級別，非常多發動機都位於這一範圍，BE-4，Raptor，SSME，RD-191，RD-0120，以及我國計劃發展的220噸氫氧發動機。

首先針對「縮比模型不能完全反映大直徑大推力發動機的燃燒不穩定性」做個解釋
燃燒不穩定性，僅僅處於燃燒相位不對的情況，俄國人搞不定，於是先將煤油進行一次初始燃燒變成氣體，再噴入主燃燒室，這樣就是「氣氣」燃燒。
設計火箭發動機的一個原則就是，避免複雜的燃燒過程
對於300噸以上的發動機，設計過程複雜，耗資巨大，還不如固體火箭好用
這一點，美國空軍1955年的設想就是第一級用固體，推到平流層之上後改用高性能氫氧發動機，ATK剛剛贏得一項合同，研製EELV級別的固體助推，配合BE3-U
看如今之形式，貝索斯悶聲發大財，波音快速太空進入項目／ULA下一代火箭／ATK新一代火箭上面級／自家的火箭，馬斯克要小心了

別再自我麻痹了，SpaceX的技術真的是NASA給的嗎？看看SpaceX的副總Tom Muller是做啥的吧，TRW前總師，專註發動機研製20年，在公司造200噸推力的氫氧發動機，在家造Merlin的原型機。

正確答案：SpaceX的Merlin發動機最早是一位專業級火箭愛好者的DIY作品，後來Musk提供了投資進行改良升級，形成了大家現在看到的推重比世界第一的液體火箭發動機。

由於出色的穩定性和可靠性，Merlin完全可以多台並聯使用。理論上Falcon9隻需要有7台發動機正常工作即可，並且火箭有防彈結構可以承受兩台發動機爆炸。現在的實際發射已經證明9台發動機並聯是一個非常靠譜的方案。

SpaceX下一代大推力發動機Raptor是設計給MCT巨型火箭使用的，採用液氧甲烷燃料，全流量分級燃燒循環，比其他的火箭不知高到哪裡去了。MCT專門用於火星移民。

不知道為啥
猜一下
要麼是使用成本低，要麼是研製風險低

這個發動機，真是袖珍，卻有55噸的推力……技術含量很高

火箭發動機推力區間調節範圍非常有限（尤其是煤油這類燃燒反應複雜的燃料）一般大概只能在105％~80％範圍內調節（我瞎估計的）。具體原因大概是火箭燃燒需要一定的燃燒室壓力，節流的話燃燒室體積不變，壓力會降低，燃燒室壓力降低可能會導致燃燒效率降低，如果過低會導致燃燒不穩定甚至熄火。（具體原因去求助研究等離子體的或者火箭發動機領域的專家大牛們。。。）
PS：所以下一代火箭各公司紛紛瞄向甲烷這種成本低，比沖較高，推力和能量密度還算可以，並且可節流能力大（燃燒反應簡單）的燃料。

並且由於火箭干質比很高，所以返回時與發射時質量相差很多很多，要想降低降落時的控制難度所以使用多發並聯，不過即便獵鷹九號九發並聯，其著陸時推重比還是大於1的。。。所以還是不能懸停，也就是沒有第二次調整機會。。。不過相對來說，降落時推比越低難度（對發動機控制速度要求）越小。

由上，對於這種獵鷹九號級別的火箭，MUSK兼顧回收考慮，選擇了九發並聯梅林的方案。

至於大推力發動機，SpaceX正在研製配套未來為登陸火星準備的MCT火箭的Raptor發動機，據說推力要達到當年土星5號的F1水平，據說並且還是要九發（甚至更多。。。）並聯。。。幾個月以前我看過一個NASA的新聞（現在找不到了Orz,有誰能找到幫我補上），說Raptor現在正在測試燃料泵。

我只是個航天愛好者。。。以上全是憑記憶胡說，請大神輕噴

這是為了提高通用性，這樣不同級別的火箭可以儘可能通用同型號的發動機，省錢又省維護。（以前的一次性運載火箭發動機跟火箭一起用了就丟，維護啥的tan90°，但是現在既然太空叉的火箭能復用了，那麼維護的便利性和通用性就成為一個不得不重視的話題了。事實上中國航天也是很注重通用性的啊，我們的發動機型號也不多）目前看來太空叉的目標是一個階段內的所有火箭都只使用一個型號的發動機，像現在天國的F1E、現役的F9和FH全部都只用Merlin一款發動機（F1E還有一台Kerstrel二級發動機，不然最低推力也有30噸的Merlin去推一個輕飄飄才十噸的二級真是要飛到天上去了），未來則會ITS、F9改、FH改通用Raptor一款發動機（ITS用全尺寸型，F9、FH用縮尺型）。

至於多發可靠性問題，N-1那個可靠性完全是出於毛子趕工導致的設計嚴重缺陷（連發動機聯試都不做就敢上天，也是膽大），而太空叉通過在設計上盡量採取各種安全措施已經讓現在的多發布局可靠性不減反增了。

另外對於太空叉來說，多發布局還有一個很重要的作用就是方便回收，F9質量比太高，火箭飛下來的時候輕飄飄的就是個殼子，如果是單或兩到四台大推力發動機，那回收點火的過載估計會直接把箭體壓扁。如果研發單台大推力發動機深度節流技術那成本瞬間暴漲，老馬肯定不願意干。所以採用多發布局，回收的時候只用一台發動機，推力就小到可以接受的水平了。

另外，再度聲明，NASA沒有「給」SpaceX任何技術，最多就是合作開發，或者專家被SpaceX挖牆腳挖走之後帶著技術到那邊去了。而且美國現在符合SpaceX經濟適用要求的大推力火箭發動機是一個也沒有，僅有的兩款國產大推力發動機RS-68和SSME都是氫氧機，死貴，估計就算NASA願意送老馬也不要（但是可能吸收技術開發自己的發動機）。

火箭發動機通用性可以節約成本。F9一級9台M1D,二級是拓展噴管的Merlin。SPACEX主打節約成本。

因為對他們來說沒必要，號稱53噸LEO載荷的獵鷹重型都直接就拿27個梅林-1D捆上給你射了。

對商業公司來說重要的是盈利，不是技術革新，包括火箭回收對他們來說也是因為有盈利的可能性，所以才去做。

又如ULA的宇宙神5火箭，至今還不也在用RD-180，還有Orbit ATK原本魔改NK-33，後來玩脫後沉默至今日後改用RD-191。都是毛子家的煤油機，對商人來說能便宜買來貨架商品幹嘛自己研發和改進呢？國家航天工業的發展？呵呵，好吃？不只是SpaceX沒大推力發動機，現在是整個美國人都普遍懶得搞這個，就算有也是給投資人做個PPT刷個存在感，CG都懶得做。

再看看美國最新搞的SLS，芯級是4枚太空梭項目用剩下的SSME，具體推力可以百度，反正還不如德爾塔4目前用的RS-68。偌大的SLS基本就靠兩支1200噸推力的太空梭固體助推器硬推上去。連NASA都是這幅尿性，試問其他商業公司又有和動力去研發大推力發動機？

美蘇冷戰時期的老本到本世紀中估計也到頭了，接下來就是我兔的show time

並不是SpaceX沒有大推力引擎，而是用多個小引擎組合的方式，相對安全。
美國研製的世界最大推力單室液體火箭發動機F–1,用於土星5號火箭，單台推力700噸，使用煤油做燃料。
SpaceX最新的猛禽發動機能提供約226.8噸的推力，使用液態甲烷作為燃料。
也就是說4台猛禽組合就可以提供比F–1還要大的推力，且比F-1更經濟更安全。
在六十七屆國際宇航大會上Musk在介紹自己的讓人類成為跨星物種計劃（殖民火星）中提到了這一點。