自从2010年起，美国的太空探索技能公司（以下简称SpaceX）已近乎发展成为了一种盛行文化。有狂热的粉丝、也有干系的文化图腾、更有无数力挺的跨界著名关注者，至于在航天业界的同行们，无论是否对其认可，都已无法忽略这家企业。其名之盛，以至于目前其干系新闻已被海内许多营销团体或者个人包装用于各种营销目的。
SpaceX公司位于肯尼迪航天中央的LC39A号机库进展，照片摄于2015年6月，当时尚未落成
当然，这种征象并不奇怪。截至2015年末该公司的猎鹰9号运载火箭（Falcon-9）完成了至少6次发射，把多颗航天器送入轨道。作为一种流传宣传近地轨道有效载荷13吨、范例发射任务报价只有5400万美元的“经济适用型”中型运载火箭，猎鹰9号的实用、可靠已经得到证明。时至今日，其发射过的最昂贵的载荷，乃是欧洲卫星公司的SES-9同步轨道通讯卫星，重约5.3吨。然而，上述这些并非令SpaceX扬名之处。
马斯克同时也是著名电动车企业特斯拉的老板。该公司与SpaceX一样精于新媒体营销：专利没多少，名气却很响，依赖优秀的外不雅观和人机界面设计，其产品给人觉得高端大气上档次。然而特斯拉公司大量购买业界其他企业的成熟标准件，然后加以自行拼凑组装，并依赖去世命堆电池“办理”纯电动车的续航问题。可以说，马斯克节制的这两家企业，其有着相似的企业文化内核。
最吸引眼球的是——迄今为止猎鹰9号回收型，共进行了6次第一级垂直回收试验，有一次得到圆满成功（载荷入轨＋回收成功），剩下的几次也部分成功（载荷入轨＋回收失落败）。
众所周知，SpaceX的创始人艾隆·马斯克并非航天专业出身，但是自创办SpaceX以来，他搞得有条有理。这统统是怎么做到的？
下面，让我们离开神话和赞语，从各个方面去对这家企业去做一个阐发，以期待对其成功做出有益的解读。
从梅林引擎开始
众所周知，发动机是决定运载火箭性能的最关键成分，也是决定一枚火箭的根本。没有得当的发动机，就不存在火箭。由于运载火箭险些便是环绕着发动机来进行设计的。而目前，撤除尚在试制阶段的，采取液氧甲烷燃料的猛禽（Raptor）上面级引擎，以及随着猎鹰9火箭投入利用而靠边站的红隼（Kestrel）上面级引擎，采取液氧石油燃料的梅林发动机是SpaceX目前唯一的台柱。
正在试车中的红隼上面级发动机。很明显的，这是一种设计被用在真空中利用的小型火箭发动机
梅林发动机的设计源头颇为驳杂，技能来源众说纷纭。由于公司方面从未做出过明确的表态，以是各路粉丝和想看笑话的，每每本着各自的态度满天下为其“找爹”。不过，美国的火箭发动机型号虽然繁复浩瀚，但万变不离其宗，其技能传承和演进是有一个较为明确的路线与参考的。
大致上，我们由于梅林引擎的针栓式喷嘴布局，将其视为阿波罗低落段引擎演进线上的产物。而且在其详细的设计思想上，明显是参考了马歇尔航天中央的Fastrac廉价发动机。
当然，上陈说法一定得罪不少人。
反对的情由之一，便是梅林引擎和登月舱低落级发动机连燃料都不一样，只不过都采取了针栓式喷嘴而已。至于Fastrac廉价发动机……“如此推力有何资格和猎鹰比较”。以是按照其逻辑，梅林引擎该当和圣杯一样，乃是神对马斯克的恩赐，只恨不能把火箭都吹成是他的创造。
Fastrac低本钱发动机的利用者，可复用运载火箭操持的低本钱试验平台——无人驾驶飞船X-34
不过，无论粉丝们如何否认，出身汤谱森-拉莫-伍尔德里奇公司的SpaceX的总工程师Tom Mueller，毕竟是在TR-106引擎（利用针栓式喷嘴，氢氧燃料）的开拓过程中积累了丰富的履历。在其投奔新雇主后，适当借鉴参与过的项目，取其精华加以利用，实在也属于情理之中的事情。而针栓式喷嘴的优点也非常的多。包括稳定性好、加工掩护便宜、节流调速随意马虎等。那么，在干系专利已经失落效的条件下借鉴过来，也是通情达理的。
不过，只管优点多多，针栓式喷嘴的固有缺点，却也在梅林发动机的设计和制造过程中把全体团队坑得不轻。
针栓式喷嘴布局对冷却的哀求很高，以是最初的梅林1A与1B，均不可避免的碰着了过热的问题。由于梅林系列发动机在其开拓初期坚持采取了可靠性和效率都很糟糕的烧蚀冷却办法，以是发动机过热烧穿的问题，一贯团队在早期面临的最大寻衅。最早的猎鹰1型火箭，就屡屡在发动机的问题上吃瘪。直到被搞烦了的SpaceX决定下大力气部分推倒重来——从1C改进型开始，将发动机冷却模式改为回热冷却式，彻底放弃烧灼冷却模式，这才基本办理了过热的问题。
一台展示中的梅林1C，可见其喷管上的回热冷管线
所谓回热冷却，便是设计一组专门环抱燃烧室和喷嘴的管路，将燃料首先流经燃烧室和喷口的外壁再注入燃烧室。既冷却了发动机又可以预热燃料。但其较为繁芜的构造，也增加了引擎开拓的难度和风险。
然而，换用回热冷模式却和SpaceX的技能发展宗旨是背道而驰的。众所周知，梅林引擎在立项伊始，就被定义为一种构造尽可能大略的高性价比引擎。也由于这个思路，没有选用技能难度更大、但是比冲更高的分级燃烧循环，而是结合美国的技能积累情形，走了较为大略、低本钱、低风险的燃气发生器循环模式——由于阿波罗操持的牵引，上世纪60年代，美国在液氧石油燃料、燃气发生器循环领域作了大量事情，技能积累非常丰硕，但是此后的研发重点就转向了液氢液氧燃料、高压补燃循环（分级燃烧循环的一种）发动机，对液氧石油发动机研发投入不多。
分级燃烧循环模式（左）与燃气发生器循环模式（右）布局比拟
那么，分级燃烧循环模式和燃气发生器循环模式到底有何差异？前者在燃烧循环时，将推动涡轮泵做功的废气压入燃烧室再次进行燃烧，最大限度利用燃气的能量。而后者，为了最大限度简化设计、采纳直接将废气一排了事的“大略粗暴”态度，以求最大限度减少发动机的干质量。由于分级燃烧循环充分利用了涡轮泵废气的能量，可以大幅度提高涡轮功率、进而提高燃烧室压力，显著提高了发动机比冲。对付燃气发生器循环，涡轮废气的能量被摧残浪费蹂躏了，涡轮泵的功率越高、这种摧残浪费蹂躏越严重，到了一定程度、摧残浪费蹂躏的废气能量高于燃烧室压力提高带来的好处，得不偿失落；以是燃气发生器循环的燃烧室压力较低，比冲明显低于分级燃烧循环。
当然，在液氧石油燃料组合上，燃气发生器循环比高压补燃循环还有一个上风：富燃燃烧。由于石油的高温结焦问题，高压补燃循环只能采取调高氧化剂比例的富氧燃烧模式，高温高压燃气堪比乙炔气割，一旦发动机故障、燃气泄露，故障发展会很迅速、后果严重。比较之下、富燃燃烧的燃气毁坏力就弱得多，故障发展缓慢、温和得多，这个特性曾经挽救过猎鹰9号的发射任务，此乃后话。
车间内组装完成的梅林1C引擎
显然，由于丰满的空想和骨干的现实，SpaceX被迫做出了无奈的妥协。使得梅林发动机在走燃气发生器循环模式，以求最大程度简化的同时，却被迫在发动机冷却模式上采取回热冷却。终极，造就了梅林1C这个有几分怪异，但基本算是“好用”的引擎。
梅林1C基本固定了当前经典版梅林引擎的所有特性。在其根本上开拓的1D，则是进一步的减重与优化设计。终极，在设计团队的竭尽所能之下，其燃烧室压力较之1C提高了近五分之二，靠近100个标准大气压力，使得性能有了大幅的提高。
总的来说，即便是以梅林1D而言，其海平面比冲也仅有275s，海平面推力折合约66吨。虽然较为可靠，但各项指标均已掉队，算不上什么强大的火箭发动机。最新型的梅林1D+发动机数据版本繁杂、自相抵牾，很难准确评价，但是它的技能根本没有变革，核心指标不会有革命性打破。
正在试车中的梅林1D引擎，把稳右侧管路中排出的气流，这是涡轮泵排出的废气，燃气发生器循环模式的范例特色
纵不雅观美国航天界琳琅满目的火箭发动机货架，比之更精良的产品比比皆是。例如航天飞机的自动员机，大名鼎鼎的洛克达因产航天飞机自动员机（SSME）。其采取液氢液氧燃料、高压补燃循环、可以重复利用，海平面比冲达366s、海平面推力约190吨。其性能不知甩开梅林1D几条大街。尤其是其具备高达452s的真空比冲！
相较而言，梅林1D仅有可怜的310s。那么，既然费尽周章完成的梅林1D实际上是个半吊子，市情上也有着远比它强大的引擎，那么为何公司不老诚笃实掏钱去买现成的好发动机呢？
洛克达因公司的RS-25，或者直接称之为“航天飞机自动员机”（SSME）。至今其仍是最出色的氢氧火箭发动机之一。价格昂贵是它唯一的缺陷
实际上，目前目前声名大噪的猎鹰9号运载火箭的成功之处，就在于其采取了梅林这样的“大路货”。但是，SpaceX是一家范例的商业公司。它的宗旨是抢占市场，得到业务，终极实现盈利。而不是设计和制造更棒更强的火箭，为航天奇迹做出贡献。开拓梅林系列发动机的基本哀求便是廉价。即便是最新型的梅林1D，推算价格也仅百万美元级别。与之比较，性能远胜的SSME，其价格却是以千万计的。此外，不但是发动机本身的价格相差悬殊，采取石油为燃料的梅林引擎与采取液氢为燃料的SSME，其利用本钱也相差悬殊。
末了，必须要大略谈一下的是猎鹰9号火箭第二子级自动员机真空梅林（Merlin vacuum）。顾名思义，真空梅林的本色还是梅林。它是在起飞级型号的根本上，采取大面积比的高空喷管改进得到。与梅林1版本基本是继续性的关系，只是专门优化了真空比冲性能。
2008年，SpaceX霍桑工厂基于梅林1C生产的真空·梅林上面级发动机
于是乎，随着红隼上面级引擎靠边站，SpaceX终于用一种发动机知足了所有须要。而其技能始于各种明的暗的的技能输入渠道，基于各种低本钱观点的堆砌。公司方面，要做的只是在享有技能的根本上进行开拓和改进。这种策略最终极大地摊薄了研发本钱，更是有利于组织批量生产、掌握本钱、提升质量。终极，以最经济的价格生产出适用的引擎。
然而，正如前文所阐发的那样，梅林1系列引擎，要推力没推力要比冲没比冲，优点只是便宜大略和可靠，究竟是一种凑合用的产品。所有人都该当明白，如果艾隆·马斯克能够以同样的本钱制造和利用SSME，他当然不会选择梅林。正如他自己对媒体说得那样：“火箭引擎是目前SpaceX所面临的最大短板。”
这，也是SpaceX努力推进“猛禽”（Raptor）甲烷液氧发动机研制事情的根本缘故原由。关于这种引擎，我们下文分解。
