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我國民營航天首次泵壓式發(fā)動機(jī)垂直回收飛行成功,含金量幾何
7月底,火箭民企深藍(lán)航天“星云-M”1號試驗火箭在陜西銅川深藍(lán)航天試驗基地完成首次垂直起飛和垂直降落(VTVL)自由飛行?;鸺习惭b的單臺“雷霆-5”發(fā)動機(jī)按照預(yù)設(shè)控制程序精準(zhǔn)完成上升段與下降段的實時推力調(diào)節(jié),飛行過程中實際推力調(diào)節(jié)范圍為60%-100%。飛行全程箭體姿態(tài)穩(wěn)定受控、著陸平穩(wěn),著陸支腿順利實現(xiàn)著陸緩沖保護(hù)的設(shè)計目的。著陸后經(jīng)全箭綜合測試,各項技術(shù)指標(biāo)正常,火箭及發(fā)動機(jī)狀態(tài)良好,滿足再次復(fù)飛的指標(biāo)要求。
“我們回收不是為了做回收而回收,這是我們?nèi)胲壔厥栈鸺兄频囊粋€部分,相當(dāng)于它是一個演示或一個驗證系統(tǒng),它是為我們?nèi)胲壔鸺?wù)的?!?月3日,深藍(lán)航天CEO霍亮對澎湃新聞(www.nxos.com.cn)表示,雖然此次飛行高度不是太高,但這次試驗把地面的分解動作在制空時間內(nèi)一氣呵成,是國內(nèi)首次使用泵壓式發(fā)動機(jī)進(jìn)行真實的火箭彈道回收,也代表我國商業(yè)航天正在快速追趕國際同行。在國內(nèi)民營航天領(lǐng)域,目前火箭回收技術(shù)并沒有真正從工程上完全掌握,“但我們很有信心后面會取得一些快速突破?!?/p>
本次試驗所用的“星云-M”1號試驗箭經(jīng)歷了三次地面靜態(tài)點火測試,總計時間超過了130秒 ;“雷霆-5”型發(fā)動機(jī)在本次飛行前先后參加多次地面點火試車、全箭靜態(tài)點火測試,同一臺發(fā)動機(jī)累計工作次數(shù)超過10次 、累計工作時間超過500s ,基本均為大范圍變工況工作狀態(tài)。
值得注意的是,“雷霆-5”發(fā)動機(jī)為國內(nèi)民營航天領(lǐng)域首型針?biāo)ㄊ诫妱颖靡貉趺河桶l(fā)動機(jī),使用3D打印技術(shù)完成制造,真空推力50kN,通過電動泵可實現(xiàn)50%-110%推力調(diào)節(jié),通過針?biāo)ㄊ絿娮⑵鲗崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)不同工況的穩(wěn)定工作。本次飛行試驗精確完成多次發(fā)動機(jī)推力大范圍調(diào)節(jié),實現(xiàn)對箭體上升和下降的控制,發(fā)動機(jī)全程工作正常。
電動泵火箭發(fā)動機(jī)是指使用電機(jī)驅(qū)動的燃料泵為發(fā)動機(jī)供給推進(jìn)劑的一類發(fā)動機(jī)?;袅两榻B,與傳統(tǒng)其他循環(huán)方式的泵壓式火箭發(fā)動機(jī)相比,電動泵壓式液體火箭發(fā)動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、研發(fā)周期短、制造成本低,推力調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點。目前國際商業(yè)航天領(lǐng)域,美國商業(yè)火箭公司Rocket Lab(火箭實驗室)主力火箭“電子號”即是使用電動泵發(fā)動機(jī)作主動力,目前已成功發(fā)射十余次。空氣動力學(xué)家、航天技術(shù)專家黃志澄對澎湃新聞(www.nxos.com.cn)表示,深藍(lán)航天的實驗“還是相當(dāng)不錯的”,“因為它想綜合使用可重復(fù)使用火箭上的一些最新技術(shù),當(dāng)然它的主要回收路子還是走的SpaceX垂直回收的路子。引進(jìn)像火箭實驗室一樣的電動泵和3D打印技術(shù),使得火箭更輕、成本更低,這種方向還是值得鼓勵的?!?/p>
此前,國內(nèi)首次完成液體火箭垂直回收飛行嘗試的是民營航天企業(yè)翎客航天RLV系列垂直回收驗證機(jī),以擠壓式發(fā)動機(jī)為主動力,于2019年實施多次垂直起降飛行試驗。據(jù)深藍(lán)航天介紹,擠壓式發(fā)動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、推力調(diào)節(jié)實現(xiàn)容易、調(diào)節(jié)響應(yīng)速度快等優(yōu)點,但受限于擠壓式推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng),在大推力、長時間工作的工況下會導(dǎo)致推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重量增加。
泵壓式發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,實現(xiàn)推力可控調(diào)節(jié)的難度大,調(diào)節(jié)響應(yīng)相對緩慢,但更適應(yīng)大推力、長時間工作的工況,可有效降低運載火箭的推重比,主要應(yīng)用在運載火箭的主動力發(fā)動機(jī)上,是國際現(xiàn)役運載火箭主要使用的發(fā)動機(jī)類型。
霍亮介紹,本次試驗后,除對試驗數(shù)據(jù)完善分析,“星云-M”火箭2號試驗樣機(jī)正在深藍(lán)航天江蘇南通總裝廠房內(nèi)總裝和測試,深藍(lán)航天計劃今年內(nèi)陸續(xù)實施百米級低空飛行和高空垂直起降回收飛行試驗。此外,“星云-1”入軌火箭已在去年完成一子級箭體結(jié)構(gòu)樣機(jī)生產(chǎn)和強(qiáng)度測試,軌道級發(fā)射及垂直回收試驗也將按計劃逐步實施,“入軌實際上是我們現(xiàn)在非常重要的一個主業(yè)目標(biāo),我們期望在2022年底使我們的火箭具備入軌的飛行條件?!?/p>





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