德尔塔四号重型

氢氧的真空比冲比煤油高约 25%，看起来一级用氢氧应该更好。但一级的工况有三个特点，恰好把氢的优势削掉大半：

1. 海平面喷管效率低。一级发动机的喷管扩张比必须迁就海平面大气压，无法做大。RS-68A 的海平面比冲只有 362 s，相对煤油机的 300 s，优势从 25% 缩到 20%。
2. 密度决定结构质量。液氢密度 71 kg/m³，煤油 810 kg/m³——差 11 倍。装同样质量的燃料，氢箱体积是煤油箱的 11 倍。Delta IV 的一级直径因此必须做到 5.1 m，箭体表面积、绝热层、结构质量全部上去了。结构质量每增加 1 kg，就抵消掉一部分比冲带来的收益。
3. 一级的 Δv 占比小但推力需求大。一级要克服重力损失，需要的是大推力；比冲的价值随飞行高度上升而增加，恰恰在一级的工作段最低。

结果是：一级用氢氧的净收益远小于纸面计算。这就是为什么绝大多数火箭选择「煤油/固体一级 + 氢氧上面级」的组合——Ariane 5、长征五号、H-IIA、SLS 全都如此，唯独 Delta IV 全程用氢。

反过来说，氢氧在上面级上是无可争议的最优解：真空工作、可以用大扩张比喷管、Δv 占比高。DCSS 的 RL10B-2 比冲 462 s，至今仍是记录保持者。

Falcon Heavy 与 Delta IV Heavy 用的是同一个思路：不研制新的大芯级，把三个现成的芯级捆在一起。这在纸面上是「免费」的运力提升。

实际上并不免费：

• 结构不是简单相加。三个芯级之间需要传力结构，中间芯级要承受两侧传来的推力，其推力结构必须为此加强——而这个加强在单芯构型下是多余的死重。
• 气动干扰复杂。三体并联的绕流场远比单体复杂，跨声速段的抖振、局部激波、底部热流都需要额外的风洞与 CFD 工作。
• 分离事件多且危险。两枚助推芯级要同时、对称地分离，且不能碰到中间芯级。Falcon Heavy 首飞前马斯克公开说过「它有可能在发射台上炸掉」，这个担忧主要来自并联的结构与分离复杂度。
• 节流带来的损失。芯级必须在助推段节流（Delta IV Heavy 节流到 57%），以便在助推器分离后还有推进剂可用。节流工况下发动机效率低于额定点。

真正的替代方案——研制一个 8–9 m 直径的单芯级——需要新工厂、新运输方式、新发射台，成本以十亿美元计。并联是一个「用运营复杂度换研制费用」的交换，对发射次数少的型号是划算的，对高频型号则未必。