中国商业航天可重复使用火箭技术取得重大突破

时事 2024-09-11 17:41 上海

图片来源：蓝箭航天

界面新闻记者｜马悦然

蓝箭航天空间科技股份有限公司（下称蓝箭航天）的朱雀三号火箭，实现十公里垂直起降。

界面新闻获悉，9月11日12时00分，蓝箭航天自主研发的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭，在中国酒泉卫星发射中心·蓝箭航天液氧甲烷火箭发射工位，完成十公里级垂直起降返回飞行试验。

据蓝箭航天介绍，上述任务是国内首次实现垂直起降返回火箭空中二次点火、跨音速大动压环境下“栅格舵-冷气姿控-发动机”联合制导控制，以及高空风实时风修技术工程化应用等技术验证。

这标志着中国商业航天在可重复使用运载火箭技术上取得重大突破，为将来实现大运力、低成本、高频次、可重复使用的航天发射迈出了关键性的一步。

图片来源：蓝箭航天

试验中，朱雀三号VTVL-1试验箭空中飞行总时间为200.7s，经历“上升-发动机关机-无动力滑行-发动机空中二次起动-软着陆”过程。

其中，起飞后约113s发动机第一次关机，关机后火箭继续依靠惯性飞行至距地面高度10002m的最高点，为抵消36m/s的高空横风干扰，火箭依靠高空风修正、栅格舵和冷气姿控来稳定飞行姿态。

之后经过无动力滑行约40s后，在火箭高度降至4.64km、速度达到0.8Ma情况下，发动机进行空中100%工况二次点火，火箭进入着陆减速段，并通过在线制导控制算法，调节发动机推力和飞行状态，引导箭体在距离发射工位约3.2km的回收场坪实现软着陆；着陆位置中心点距离回收场坪中心位置1.7m，着陆垂直速度-1.65m/s，着陆姿态角偏差为0.3°。

“各项指标均满足预期设计，达到国内领先水平。”蓝箭航天称。

垂直起降试验是火箭回收预演。今年1月，蓝箭航天朱雀三号可复用火箭进行了首次大型垂直起降飞行试验，试验飞行时间约60s，飞行高度约350m。

蓝箭航天表示，本次任务是继1月圆满执行百米级飞行试验任务之后，对大型液氧甲烷重复使用火箭垂直起降回收各项关键技术的进阶验证。

该公司称，试验箭为单级液氧甲烷火箭，箭体直径3.35m，长度18.3m，起飞质量约68t，起飞推力800千牛，装配三组着陆缓冲支腿，新增四片栅格舵系统，采用与朱雀三号火箭一致的高强度不锈钢箭体结构；搭载一台已实现连续入轨飞行验证、与朱雀三号火箭同型的80吨级天鹊-12（TQ-12）改进型液氧甲烷发动机，具备正交双摆、45%-111%变推力调节和多次点火能力。

本次任务采用国内推力最大的入轨级液氧甲烷发动机，验证了朱雀三号可重复使用火箭动力系统关键技术，为朱雀三号可重复使用火箭制导控制关键技术的研究和验证提供了重要数据支撑。

同时，对提高朱雀三号可靠性和复飞效率具有重要意义，可使朱雀三号火箭在满足发射概率的情况下，降低结构载荷设计，实现更高的运载效率和运载能力。

朱雀三号为蓝箭航天下一代可重复使用液氧甲烷运载火箭，且将是中国首款不锈钢液体运载火箭。其箭体直径4.5m，整流罩直径5.2m，全箭总长76.6m，起飞质量约660t，起飞推力约900t，动力系统采用蓝箭航天自主研制的天鹊系列液氧甲烷发动机。

2022年10月以来，蓝箭航天持续推进大型液氧甲烷可重复使用火箭的论证和研制工作，明确下一代可重复使用火箭朱雀三号的研制路线。

据界面新闻了解，朱雀三号一子级设计复用次数不少于20次，一次性使用任务的低轨运载能力可达21.3t，航区回收任务为18.3t，可支撑中国卫星互联网组网的高密度发射、大型通信卫星GTO轨道发射以及各型飞船发射的任务需求。

蓝箭航天是中国成立较早的商业航天企业。去年7月，该公司自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭发射成功，这也是全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭，标志着中国运载火箭在新型低成本液体推进剂应用方面取得重大突破。

液体火箭具备比冲高、推力可调、可多次启动等优点，是可回收运载火箭的更优选择。实现运载火箭的可回收，是国内外商业航天降低运载成本的必经之路。

8月，中国低轨卫星互联网开启大规模组网，卫星的大规模发射、降本，将主要依靠火箭一箭多星、可回收技术的使用。目前，中国商业火箭企业正在致力于加速可回收火箭的落地。

除蓝箭航天外，国内商业航天企业如星际荣耀已经分别完成了双曲线二号可复用验证火箭的第一、二次垂直起降飞行。

去年12月，星际荣耀双曲线二号可重复使用验证火箭第二次飞行试验中，飞行试验飞行高度为343.12m，飞行时间63.15s。

蓝箭航天称，今年初朱雀三号已完成方案阶段转初样阶段工作，全面开展初样阶段各系统产品研制，计划于2025年实施首飞，2026年实现一子级回收复用。

“力争在未来3年内助力中国商业航天实现大运力、低成本、可重复使用运载火箭技术的根本性突破。”蓝箭航天表示。

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