这只“蚱蜢”一小跳,民营火箭一大步
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2024-09-12 08:00:48
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大漠戈壁,烟尘腾起,一枚试验箭稳稳落地。

昨天中午,浙产民营朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭(以下简称:朱雀三号VTVL-1试验箭)在我国酒泉卫星发射中心完成十公里级垂直起降飞行试验。本次试验中,朱雀三号VTVL-1试验箭空中飞行总时间为200.7秒,最高点距地面高度10002米,最终实现软着陆,向将来实现可重复使用火箭迈出了关键性一步。

垂直起降(简称VTVL)是一种可重复使用火箭的回收方式,因过程形似,故VTVL试验又被称为“蚱蜢跳”。那么,朱雀三号VTVL-1试验箭“蚱蜢跳”一蹦10公里是如何做到的?它的成功意味着什么?

试验圆满成功:一蹦10公里,各项指标国内领先

“5、4、3、2、1,点火!”一声指令,朱雀三号VTVL-1试验箭直冲云霄。

110秒、111秒、112秒……试验箭越飞越高,直至计划中的最高处,随即开始重返地面,试验箭进入返回阶段。

150秒、151秒、152秒……随着时间推进,试验箭逐渐靠近地面。再次点火、反推,试验箭下降速度越来越慢,直至三条着陆支腿支撑着箭体稳稳落地,一场试验就此完成。

很快,试验数据传回——空中飞行总时间为200.7秒。起飞后约113秒发动机第一次关机,关机后火箭继续依靠惯性飞行至距地面高度10002米的最高点,经过无动力滑行约40秒后,火箭高度降至4.64公里;发动机进行空中100%工况二次点火,火箭进入着陆减速段,并在距离发射工位约3.2公里的回收场坪实现软着陆。最终,试验圆满成功,各项指标均满足预期,达到国内领先水平。

“这次试验很关键,是我们实现可重复使用火箭研制的重要技术节点。”蓝箭航天总装测发部负责人汪志坚介绍,在践行“可复用”之路上,蓝箭航天的试验箭已先行一步。

今年1月,这枚直径3.35米、长度18.3米的朱雀三号VTVL-1试验箭首次飞行。在空中飞行约60秒、飞行高度达320米后,最终实现平稳着陆。

“今天升空之箭,就是当时高飞百米后平稳落地之箭。”汪志坚介绍,首次百米试验完成后,朱雀三号VTVL-1试验箭运回浙江嘉兴进行检测、升级与改造,最终以更佳的面貌运往酒泉,执行了此次试验任务。

再次“蚱蜢跳”:二次点火成亮点,民营航天的一大步

此次试验是国内民营航天首次完成10公里级“蚱蜢跳”。达成这项成就难不难?今年7月,本报记者曾远赴试验所在地酒泉卫星发射中心寻找答案。

一望无尽的戈壁,近距离站在发射塔架旁,朱雀三号VTVL-1试验箭如同一个巨型“易拉罐”。

蓝箭航天结构工程部专家尚明友向记者介绍,火箭垂直回收的过程大致包括起飞、爬升、分离、动力减速、气动减速、发动机点火,以及平稳垂直落地。要在几百秒内完成这些动作,对每个环节都有着近乎“严苛”的要求。

以爬升阶段为例,火箭发射后,随着高度增加,速度会变快,但大气密度却在降低,短时间内"一增一减",作用在火箭箭体上的力就变得复杂了。“要在复杂受力中精确控制它,技术必须‘硬核’。”尚明友说。

一枚发动机、四只“小翅膀”(学名栅格舵)成了朱雀三号VTVL-1试验箭制导关键所在。

在返回过程中,试验箭搭载的自研发动机进行了空中二次点火,通过反推力让火箭减速下落。在国内垂直起降领域,这尚属首次。

“二次点火时,由于温度低、能量大,化学反应与地面大不一样,需要考虑很多条件,是综合性很强的技术。”尚明友说。

迈过垂直回收10公里级别后,距离研制出一枚完整的可重复使用运载火箭还有多远?

国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光介绍,目前,可复用火箭的回收部位一般为一子级。在真实发射过程中,火箭一子级分离的高度在三四十公里到五六十公里不等,“距离更高意味着火箭速度更快、风速更大,要应对的环境更复杂,因此后面还有一段路要走。”

虽然离目标还有一段距离,但杨宇光认为:“此次试验是民营航天取得的巨大进步,可喜可贺。”

“浙江制造”闪耀:2025年具首飞能力,“朱雀”会越飞越高

从普通火箭发射到重复使用垂直起降回收,蓝箭航天的发展历程一步一个脚印。

自创立开始,蓝箭航天就选择了一条与众不同的路——造火箭,先造发动机,再造整箭,并不断完善产业链,把技术牢牢掌握在自己手中。

2017年,蓝箭航天火箭发动机智能制造基地落户浙江湖州,湖州热试车中心开工建设,两处基地专注于攻克火箭发动机的研制和测试。

2019年,嘉兴蓝箭航天中心设立,成为液体燃料火箭总装大本营。

以可重复使用火箭研制为目标,2023年,两枚朱雀二号火箭陆续成功发射,一枚创下了“全球首枚入轨液氧甲烷火箭”的历史,另一枚则将三颗卫星成功送上预定轨道。2022年10月,蓝箭航天明确了下一代可重复使用火箭朱雀三号的研制路线,朱雀三号VTVL-1试验箭应运而生。

今年1月和9月,2次不同高度的“蚱蜢跳”成功完成,为朱雀三号整箭研制奠定了坚实的基础。

从朱雀二号到朱雀三号VTVL-1试验箭,每一枚“朱雀”都来自浙江嘉兴,每一颗支撑它们腾飞的“心脏”(火箭发动机)都来自湖州。

蓝箭航天CEO张昌武曾公布过时间表,朱雀三号预计2025年具备首飞能力,并且其一子级可重复使用次数可达20次。

相信这支可回收的浙产之箭未来会越飞越高。

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