“苍蝇拍”也能上蓝天？揭秘神奇的栅格舵

许多朋友在观看SpaceX星舰发射时，都会留意到助推器顶端的四个栅格状的奇怪物体。这组四方四正，长得像苍蝇拍一样的装置，不仅会在助推器与星舰本体分离的时候像花瓣一样展开，还会在助推器回收的途中“扭来扭去”。其实，这个东西叫栅格舵，是火箭和导弹上用到的一种控制装置。那么，在火箭发射中栅格舵又能起到什么的作用，它有哪些优点，又是谁发明的呢？今天我们来一一揭秘。

什么是栅格舵？栅格舵和栅格翼有什么不同？

首先，栅格舵是一种飞行器姿态控制装置，它常常采用矩形的外边框，内部放置着与边框呈正负45度夹角的蜂窝式小翼，常用于导弹或火箭在大气层内飞行时，控制飞行姿态稳定。

栅格舵与栅格翼虽然仅有一字之差，长得也很像，但从功能上来说却大不相同，简单来说“翼”是固定不动的，而“舵”是可以活动的，栅格翼就像是箭矢尾部的羽毛，可以帮助弹箭理顺气流，保持稳定，但却不能改变运动轨迹。而栅格舵则可以听从火箭“大脑”——飞行控制系统的指挥，主动调整姿态，实现精准降落。所以下次看到火箭上“欢乐起舞”的“苍蝇拍”时，那一定是栅格舵，可不要认错了。

栅格舵相较于平面舵有哪些优缺点？

相比于传统气动平板舵面，栅格舵最大的优点是它的气动控制效率比常规的平板舵面更好，由于栅格舵内部拥有众多纵横交错的“小舵”，每一片“小舵”在栅格舵本体发生偏转时都能产生控制力，在力臂长度一样的情况下，栅格舵产生的作用力就比普通舵面大许多。

蜂窝状栅格在带来高效率的同时，也会导致一些“麻烦”。在相同的舵面效率下，栅格舵的阻力往往要比平板舵大一些，这是由于栅格小翼之间的间距太小，气流在通过时容易发生干涉。就像水流通过时，如果用栅栏拦阻，水流会在栅栏后面产生鱼鳞装交错的花纹，流速也会慢下来。这种现象在空气动力学中被称为“拥塞”，在马赫数1～1．3左右的速度范围内尤其明显。不过，如果只是在火箭回收过程使用栅格舵，那么反而能帮助火箭减速，这个缺点就会变成优点。因此，我们最常看到栅格舵的地方就是火箭的可回收助推器。

栅格舵是哪个国家发明的呢，SpaceX是第一个使用栅格舵的吗？

由于栅格舵并不常见，很多人都认为这是SpaceX的黑科技，其实在航天工作者眼里，栅格舵并不是近年来才有的新技术。早在上世纪40年代，苏联为了发展弹道导弹技术，就已经开始栅格舵的研究了，但受制于计算流体力学，加工制造等方面的限制，当时对这种舵面的认识不够深入，也没有实际应用。但苏联的科学家们并没有就此放弃，从50年代开始又开展了进一步的研究，重点是开展了大量的风洞试验，终于摸清了栅格舵的规律，并在60～70年代开是逐步应用到导弹设计中，比如大名鼎鼎的“先锋号”多弹头机动中程弹道导弹尾部就装满了栅格舵。这款导弹曾让美国大喊头疼，以致于后来在《中岛条约》的签订后成了主要销毁对象。

最后，我们来总结一下。首先它不叫“苍蝇拍”，真名是栅格舵，跟栅格翼相比，它是可以“舞动”的火箭控制装置；其次，它比常规舵面效率更高，阻力更大，十分适用于助推器和火箭的回收；最后，发明它的是苏联人，不是美国人，装上栅格舵的苏联导弹曾让美国十分头疼。随着商业航天规模的不断发展，可回收运载火箭的研发项目也越来越多，相信栅格舵凭借其独特的强舵效，高阻力，易折叠的优势，会越来越多地出现在大众视野中。