
據介紹,火箭動力系統試車是研制過程中系統最多、狀態最復雜、難度最大的地面試驗,也是火箭首飛前最重要的前置試驗。通過此次“全維度技術驗證”,標志著國內運力最大的民營液體火箭天龍三號已通過“大考”,全面進入首飛任務的最后沖刺。
根據后續安排,天龍三號將在今年年底前首飛,并計劃在首飛后快速實現常態化商業發射,保障每年30次以上的發射任務。為保障高頻次發射,天兵科技已在酒泉衛星發射中心布局建設了國內首個民營液氧煤油火箭專用發射工位,并啟動了第二個專用發射工位的規劃建設工作。
開創“海上作業”新范式
據介紹,天龍三號是我國商業航天首款有望實現近地軌道運載能力超20噸的大型液體火箭,自2022年3月即啟動型號研制,全箭長度72米,起飛重量約600噸,火箭一級配置9臺天火十二發動機并聯工作,近地軌道有效運力17-22噸、太陽同步軌道運力10-17噸,性能比肩國際主流的SpaceX 獵鷹9號火箭,可實現一箭36星互聯網衛星組網發射,支持我國空間站大規模貨物運輸需求以及中高軌衛星發射需求。
此次天龍三號一級動力系統海上試車全面覆蓋從推進劑加注、多機分批點火、穩定工作到程序關機等箭地測發全過程,涵蓋箭體結構、地面測控、工藝系統、安控系統等全鏈條協同的綜合演練,并開創“海上作業”新范式,針對海上復雜環境,突破防風、防晃、防雷、防鹽霧、防噪、環境保護及發動機火焰高溫防護等多項關鍵技術,推動商業航天從“陸地依賴”向“陸海協同” 升級。
區別于國內商業航天此前試車測試,此次試車箭體,在完成必要檢查維護后,將直接執行天龍三號的首次飛行任務,將同一套箭體系統先后用于地面全系統試車和首次飛行任務。本次全系統試車高度模擬火箭實際飛行狀態,各系統工作正常,發動機起動時序準確、工作平穩、關機正常,全系統綜合演練獲取的各項參數滿足火箭首飛的性能要求。
除動力和結構系統外,本次試車還全面驗證了天龍三號火箭的多項新技術。據悉,天龍三號火箭一子級創新應用了液氮加溫增壓技術,該設計將液氮罐直接置于液氧箱內部,利用液氮加溫汽化為液氧箱和煤油箱同時提供增壓氣體,使增壓系統重量降低了50%以上,成本減低為原有1/10。
此外,著眼于可重復使用,火箭一子級尾段采用了蜂窩式結構,為9臺發動機中的每一臺都提供了獨立的包絡空間,大幅降低地面維護的復雜度,并提高了故障隔離能力。
在業內人士看來,此次試車成功也再次驗證了中國航天歸零機制的有效性。從去年6月30日失利到本次試車成功,天兵科技通過全面“歸零”流程,最終形成了 127 項可靠性改進和增長措施,包括采用新材料將連接結構安全系數提高至行業標準的1.5倍、增設冗余約束裝置、聯合第三方機構對63項關鍵技術進行復核復算等,并在去年8月30日完成故障歸零評審。這一系列舉措,最終建立起一套更為嚴格和完備的地面驗證體系,確保了在此次火箭試車前充分暴露并解決所有潛在風險。在技術工程高度復雜、資本密集、時間敏感的商業航天發射領域,天兵科技這種從歸零中快速迭代和解決問題的能力尤為重要。
把握商業航天發展機遇
當前,我國衛星互聯網牌照發放已進入倒計時,超3萬顆衛星大規模組網的商業發射需求激增,天龍三號進入首飛準備,有望為我國衛星互聯網的大規模組網建設提供新的運力選項。
在業內看來,這一選項的出現,其意義不止于運載能力的數量級提升,更在于它將從根本上改變中國商業航天產業的競爭邏輯與發展模式。在此之前,國內商業航天發射服務更多聚焦于滿足中小型、驗證型衛星的零散、定制化需求;而天龍三號這類具備“一箭多星”群發能力、并以重復使用和批量化生產為目標的運載火箭,將推動發射服務從滿足零散需求,轉向支撐規?;?、標準化、常態化的星座組網部署。
這不僅為下游的衛星制造與應用企業打開了商業閉環的關鍵瓶頸,也標志著我國商業航天正式具備了支撐國家“新基建”戰略的產業化能力,從單一的技術競爭,邁入了由產業模式和生態效率主導的全新發展階段。
商業航天發展的第一性原則是追求高可靠與低成本。據介紹,天龍三號在設計之初,就將在確保可靠性前提下的成本控制貫穿于技術創新之中,在動力系統上,天兵科技通過大規模應用3D打印技術,將天火十二發動機約90%的零組件進行一體化打印,使制造周期由傳統工藝的5-6個月縮短至2-3周,顯著降低了生產成本。在推進劑選擇上,沿用天龍二號全球首次飛行驗證的煤基航天煤油,使燃料單位成本降低超過50%,結合硫分離技術大幅改善發動機結焦問題,提升了火箭的復用潛力。
在關鍵子系統上,天兵科技自主研制的三冗余計算機通過采用工業級元器件,在保證可靠性的前提下,將相關成本降至市場同類產品的六分之一。這些貫穿于全箭的技術與供應鏈創新,共同構成了天龍三號的核心商業價值,即為大規模衛星組網發射,提供一個具備成本競爭力且可靠的運力解決方案。
為打造最具商業能力的火箭,目前天兵科技已形成火箭自研、規模制造加專屬發射工位的全產業鏈布局,構建起以北京火箭研發中心、西安動力研發中心、鄭州火箭發動機智造及動力試驗中心、江蘇火箭智造基地為核心的“三大中心五大平臺”航天智造體系,具備年產30發天龍三號液體運載火箭和20發天龍二號液體運載火箭的制造能力,構建起基于成本和生產規模的長期競爭優勢,以更好滿足后續大規模組網發射需求,驅動中國商業航天從單一技術設計比拼,升級為產業模式和生態效率的良性競爭。
]]>此次試驗的成功,標志著猛犸一號(MM-1)這款全流量補燃循環發動機的研發駛入了快車道,為后續的預燃室擠壓試車、渦輪泵聯調等核心部件驗證掃清了首要障礙、奠定了基礎,加速了公司自主掌握大推力、高性能、可重復使用液體火箭發動機的進程。

據介紹,富氧預燃室作為全流量補燃循環發動機的關鍵部件,其性能直接決定了發動機的可靠性、效能與極限工況適應性。根據猛犸一號(MM-1)發動機總體設計方案,富氧預燃室需要在有限的容腔內實現極富氧配比推進劑的高效燃燒組織,進而輸出穩定、均勻的富氧燃氣,驅動富氧渦輪泵做功。
在這一設計約束條件下,富氧預燃室的燃燒組織、二次摻混方案設計具有極高的技術難度。針對上述設計難題,星梭科技團隊從液氧 / 甲烷推進劑富氧摻混、燃燒機理出發,開展了大量的設計、仿真計算工作,實現了富氧燃燒噴注器設計方案的初步收斂。
本次液流霧化試驗也是理論走向工程實踐的關鍵一躍。技術團隊基于前期扎實的研究,對富氧預燃室氣-液噴注器進行了多方案對比、驗證,試驗結果能夠為噴注器的設計優化、噴嘴多相流仿真校驗等研制工作提供數據支撐。
星梭科技官方表示,試驗工作的成功開展不僅為噴注器的精細優化提供了直接依據,更是對多相流仿真模型進行了精準校驗,提升了設計工具的置信度與預測能力,標志著猛犸一號(MM-1)全流量補燃循環發動機在加速迭代設計的道路上邁開了堅實的一步,為后續的部件產品設計和試驗驗證打下基礎。
IT之家注:星梭科技(北京)有限公司是一家以全流量補燃大推力液氧甲烷發動機、重型液體運載火箭的設計、制造、發射等全鏈條能力為核心的面向全球布局的商業航天企業。公司以國家戰略為指引、以市場需求為導向,基于液氧 / 甲烷全流量補燃循環發動機方案研制新一代高性能商業運載火箭。
“猛犸一號”(MM-1)是由星梭科技自主研發的大推力液氧甲烷發動機,是我國首款有望實現工程應用的全流量補燃循環液體火箭發動機,整體技術達到國際先進水平?!癕M-1”發動機的總體設計對標 SpaceX“猛禽”(Raptor)發動機,采用雙預燃室結構與泵前擺動控制方式,并配套高精度伺服控制系統,實現姿態精確控制與大范圍推力調節,整體集成度高,具備良好的重復使用適應性和低成本發射潛力。

▲ 猛犸一號(MM-1)全流量補燃循環發動機
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