中国的SpaceX,蓝箭航天!无锡国资投出了家航天独角兽

科技   2024-11-25 20:26   广东  

在商业航天领域,成本效益与性能的平衡至关重要。

随着可重复使用火箭技术的突破,火箭发动机的可重复使用性,成为了商业航天企业竞争的核心。

液氧甲烷发动机以其低成本、高比冲和抗结焦的特性,在可重复使用和维护方面展现出显著优势。

因此,商业航天公司普遍将液氧甲烷作为下一代火箭的首选燃料,SpaceX的星舰和蓝色起源的新格伦,均采用了这种燃料。

在这种竞争下,蓝箭航天的朱雀二号率先成功入轨飞行。

2023年7月12日,蓝箭航天自主研制的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭,在我国酒泉卫星发射中心发射成功,火箭进入预定轨道飞行,试验任务取得圆满成功。

朱雀二号成为全球首款成功入轨飞行的液氧甲烷火箭,达成商业航天的重要里程碑。

2024年,蓝箭航天已先后完成了百米级和万米级垂直起降返回飞行试验,在可复用火箭技术上取得了关键突破。

朱雀三号火箭计划于2025年进行首次飞行试验,并预计在2026年实现一级火箭的回收复用!

我们离完全可重复使用火箭还有多远,它真正的意义是什么?

中国的民营航天目前到底是什么水平?

1、发展历程

2014年,国务院出台了《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》,首次提出鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设。

自此,中国迎来了商业航天的「政策破冰」。

2015年,随着商业航天领域的政策放开,张昌武投入了大量时间深入研究这一鲜有民营公司涉足的行业。

他决定离开外资银行,跨界投身航天产业,并与王建蒙和吴树范在北京共同创立了蓝箭航天。

在火箭动力系统的抉择上,蓝箭航天团队采取了一项大胆的策略,他们没有选择国内已经相对成熟的推进技术,而是决定直接研发下一代的大推力液氧甲烷发动机

液氧甲烷发动机以其高比冲、大推力、优越的冷却性能和抗结焦积碳的特点,被广泛认为是未来商业航天的理想动力源。

然而,当时市场上还没有液氧甲烷动力火箭成功入轨的先例,即使是SpaceX的「猛禽」发动机和蓝色起源的BE-4发动机也仍处于开发阶段。

2017年下半年,经过TQ-11发动机的实验后,蓝箭航天的天鹊TQ-12发动机正式立项,天鹊TQ-12发动机计划为真空推力80吨、起飞推力67吨的液氧甲烷发动机,用于太阳同步轨道运力为4吨左右的火箭。

当时,国内的商业航天企业大多选择轻资产方式运营,以设计人员为核心组建团队,大量研发工作外协,希望快速实现发射及成功入轨,而蓝箭航天则不同。

张昌武认为,蓝箭航天是一家商业航天企业,应该以市场需求为导向,而不是看现在「有一块钱,就做一块钱的事情」,制造端能力提升才是实现突围的关键。

对于造火箭来说,发动机就是心脏,而试车台就是保障发动机研发的关键设施。2018年蓝箭航天开始自建国内民营企业第一个百吨级热试车台

位于浙江湖州的蓝箭热试车台

2018年,蓝箭航天发布了其液氧甲烷火箭产品战略,并宣布了朱雀二号火箭的研发计划。

同年,蓝箭航天的朱雀一号固体火箭首次发射失败。

蓝箭航天认为朱雀一号虽然入轨失败,但已完成生产、制造、审批、发射全流程,跑通火箭的发射流程,没必要继续发射固体火箭,而是专注于大推力液氧甲烷发动机的研发。

2019年5月,天鹊发动机完成了全系统试车,这是中国民营航天企业首次掌握百吨级液体火箭发动机的关键技术,并具备了发动机研制所需的保障能力。

2022年12月,装载了天鹊发动机的「朱雀二号」遥一运载火箭从酒泉发射场发射升空,飞行过程中,一级发动机关机、一二级分离、整流罩分离、二级发动机关机均正常,但是卫星最终未能入轨,发射失利。

虽然失利,但是朱雀二号仍成为全球首型实现轨道飞行的液氧甲烷运载火箭,也是我国商业航天首次液体火箭发射。

首飞失败后,蓝箭航天迅速成立了专项工作组,查明故障原因并采取了多项改进措施。

经过7个月的努力,「朱雀二号」遥二液氧甲烷运载火箭在2023年7月成功发射,成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭。

很快,「朱雀二号」遥三于同年12月发射成功,实现商业化交付。

9月11日,蓝箭航天完成朱雀三号VTVL-1试验箭十公里级垂直起降返回飞行试验

2024年,蓝箭航天已先后完成了百米级和万米级垂直起降返回飞行试验,在可复用火箭技术上取得了关键突破。并计划于2025年实施朱雀三号可重复使用火箭首飞。

2、团队构成与专业背景

蓝箭航天有员工 900 余人,硕士及以上人员 394人,具有中级工程师职称人员 173 人,高级工程师职称人员85 人,研究员职称人员 15 人,全面覆盖火箭研制超 20 个专业子系统。

核心研发骨干曾参与国家「长征」系列运载火箭、大推力液体发动机、载人登月重型运载火箭发动机等重大型号研制工作。

张昌武——创始人、董事长兼CEO

张昌武是蓝箭航天创始人、董事长兼CEO,清华经管MBA,系第四批国家「万人计划」科技创业领军人才,科技部创新创业人才,中关村高端领军人才,「亦麒麟」杰出人才;曾获《中国科学报》2018 年「中国科学年度新闻人物」称号,2019 年中国经济年度人物新锐奖;《财富》杂志 2019 年中国 40 位 40 岁以下商界精英。

张昌武曾在汇丰银行运营部和西班牙桑坦德银行亚太区战略部工作,主要从事汽车金融等领域,积累了丰富的投资运营管理经验,并参与了西班牙桑坦德银行在国内的一系列股权投资及投资后的股权管理工作。

王建蒙——创始人、副董事长

王建蒙是蓝箭航天创始人、副董事长,毕业于清华大学电机系长期从事火箭和卫星发射任务的组织指挥工作,并且在航天系统工程领域拥有丰富的经验。

王建蒙是我国西昌卫星发射中心初期建设者之一,参加并指挥了多次卫星火箭发射任务,曾参加中国载人航天论证研究,长期从事国际航天合作工作。曾担任我国第一颗实用通信卫星发射下达发射口令的调度指挥员。1996年晋升为大校军衔。曾任中国亚太移动通信卫星公司副总裁及派驻新加坡亚太移动通信卫星公司总裁,航天系统工程高级工程师。

吴树范——创始人、CTO

吴树范是蓝箭航天创始人、CTO,毕业于南京航空航天大学,获得学士、硕士和博士学位。之后于德国布伦瑞克技术大学深造,并成为洪堡学者。吴树范在国际商业航天领域有着丰富的经验,熟悉国际商业发射市场。

在欧洲期间,吴树范曾在荷兰代尔夫特理工大学、英国萨里大学空间中心以及欧洲航天局(ESA)技术研究中心担任研究员和资深工程师。他在欧洲工作了17年后,于2013年回国,进入中国科学院微小卫星工程中心担任总工程师,并参与了多个重要航天项目。

3、主要业务

蓝箭航天是中国商业航天领域的开拓者和领军企业,公司以可重复使用液氧甲烷运载火箭为中心产品,构建了国内商业航天领域唯一的研发、制造、测试、发射全链条能力。

公司研制的朱雀二号运载火箭是世界最早实现成功入轨的液氧甲烷运载火箭,正在研制的朱雀三号可重复使用运载火箭是国内在研运力最大的商业火箭。

(1)运载火箭

朱雀二号(ZQ-2)运载火箭

朱雀二号运载火箭是全球首款发射入轨的液氧甲烷运载火箭。也是国内首款具备商业化运营能力、基于自主研制液体发动机成功入轨的商业航天火箭。

朱雀二号采用两级构型设计,箭体直径为3.35米,全箭高度49.5米,起飞重量约219吨,起飞推力为268吨。

朱雀二号火箭使用液氧甲烷作为推进剂,配备自主研发的「天鹊」系列低温发动机。

其中,一级主发动机改用「天鹊-12」的改进型「天鹊-12A」(TQ-12A),可二次启动,具备重复使用能力;二级主发动机将采用「天鹊-12」的真空型「天鹊-15A」(TQ-15A),具备三次启动与深度变推能力。200千米近地轨道(LEO)运力6吨,500千米太阳同步轨道(SSO)运力4吨。

历次发射:

  • 朱雀二号遥一火箭:首次发射于2022年12月14日,在酒泉卫星发射中心进行。然而,这次发射任务失败,原因是二级游机工作异常,导致火箭未能成功进入预定轨道;

  • 朱雀二号遥二火箭:第二次发射于2023年7月12日,在酒泉卫星发射中心成功升空;

  • 朱雀二号遥三火箭:第三次发射于2023年12月9日,在酒泉卫星发射中心成功将「鸿鹄」、「天仪33」及「鸿鹄二号」三颗卫星送入460千米高的太阳同步轨道。


朱雀三号(ZQ-3)可重复使用液氧甲烷运载火箭(在研)

朱雀三号由蓝箭航天自主研制,是一款可重复使用液氧甲烷运载火箭。

朱雀三号直径 4.5 米,整流罩直径 5.2 米,全箭总长 76.6 米,起飞重量约 660吨,起飞推力约 900 吨,一次性任务低轨运载能力达 21.3 吨,航区回收任务达 18.3吨,运载能力将大幅提升。

朱雀三号将继续采用经过朱雀二号火箭飞行验证的天鹊系列发动机,具有成熟可靠、性能稳定的优势。朱雀三号的设计目标是实现火箭的一级复用次数不少于20次,从而大幅降低发射成本并提高发射频率。

朱雀三号火箭计划于2025年进行首次飞行试验,并预计在2026年实现一级火箭的回收复用。目前,朱雀三号已经完成了多次关键测试,包括垂直起降回收试验和栅格舵系统功能试验,这些试验验证了火箭的部分关键技术,为未来的首飞奠定了基础。

(2)「天鹊」发动机

「天鹊」发动机是蓝箭航天自主研发的液氧甲烷火箭发动机。它采用了燃气发生器循环、同轴式涡轮泵的设计,并具备泵后摇摆技术,这使得发动机在减小尺寸、减轻结构重量以及降低摇摆力矩方面具有显著优势。

目前,「天鹊」发动机已经进入批量生产和交付阶段,预计每年可生产100台。

天鹊11(TQ-11):一款8吨级液氧甲烷发动机,主要用于火箭推力矢量控制。该发动机采用燃气发生器循环、同轴式涡轮泵设计,每机组推力为2吨,共四个推力室,并采用了泵后摇摆技术,摇摆角度达±25°,实现火箭的俯仰、偏航和滚转控制。

天鹊12(TQ-12):第一款80吨级液氧甲烷发动机,是其主要产品之一。该发动机采用了单台同轴式涡轮泵竖置布局,泵后管路环向布置,实现了单向和双向摇摆功能。此外,该发动机还采用了模块化设计,提高了装配质量和通用性。

天鹊12A(TQ-12A):TQ-12A是TQ-12的改进型,相比TQ-12,推力提高了9%,比冲提高了40米/秒,重量减轻了100千克。TQ-12A发动机优化了系统方案、总装布局和组件结构,新研了调节阀、大喷管等关键组件,能够满足火箭多次起动、深度变推、性能提高的需求。

天鹊13A(TQ-13A):TQ-13A是由四台TQ-12A发动机并联组成的发动机,用于更大型火箭的二级动力需求。该型号发动机进一步提升了推力和比冲,并具备多次起动能力。

天鹊15A(TQ-15A):TQ-15A是天鹊系列中的真空型发动机,主要用于二级动力需求。其真空推力提高了11.8%,真空比冲提高了126m/s,并具备60%到100%的推力调节能力和多次起动能力,适用于多任务需求和商业化市场。

4、估值及融资情况

蓝箭航天目前完成5轮融资,最新估值达100亿人民币(IT桔子数据),最新融资情况如下:

D轮融资:2022年2月,蓝箭航天获得D+轮融资,金额未披露,投后估值100亿元人民币,投资方为明势资本、建银国际、浦东科技创新投资基金、鲁信创投、海峡私募基金。

5、小结

蓝箭航天是中国首批成立的商业航天企业之一,从产品路线看也是国内最激进的商业航天公司之一。

去年,蓝箭航天入驻无锡市惠山高新区,落户之前,蓝箭航天项目组曾做过调查,发现在方圆50公里范围内,几乎可以找到所有原材料和零部件配套企业

自公司成立伊始,蓝箭航天便专注于液氧甲烷火箭的研发,致力于实现火箭的可重复使用,并成功完成了全球首次液氧甲烷火箭的入轨飞行。

尽管朱雀二号在推力上不及SpaceX的星舰,星舰也于后续成功执行了发射任务,但蓝箭航天在国内液氧甲烷火箭技术领域已确立了领先地位。展望未来,我们对蓝箭航天明年朱雀三号的发射充满期待。

近两年,无锡在空天产业上发力招引头部企业:总投资50亿元的蓝箭航天项目由无锡产业发展集团主导推进在无锡落地;

今年7月底,深蓝航天的B2轮融资由无锡高新区投控集团领投,完成及锁定资金近10亿元。

短短两三年时间,无锡已聚集110家商业航天企业,有商业航天投资人称,今年业内的数个大型商业航天项目几乎都与无锡有关。

根据规划,5年后,在商业航天产业上,无锡要力争形成超千亿元的产业规模。


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