藍箭航天完成80噸級液氧甲烷發動機整機試車，明年首飛！

近日，民營火箭公司藍箭航天宣布，該公司研發的“天鵲”80 噸液氧甲烷發動機成功進行發動機試車。據介紹，截至 5 月 17 日，“天鵲”發動機在一周時間內共進行了 4 次試車，其中最長試車時間為 20 秒，過程中發動機起動關機平穩，各項性能均達到了設計要求。

此次試車成功是中國民營航天企業在這一級別的液體火箭發動機上實現“零的突破”，這也讓藍箭成為國內首家完成液體火箭整機試車的民營企業。藍箭航天表示，此次試車成功正式宣告中國民營企業首次掌握百噸級液體火箭發動機的全部關鍵技術。

視頻|“天鵲”試車過程（來源：藍箭航天）

“天鵲”的研製工作最早開始於 2017 年，目前，這款發動機還處於少量生產的階段，藍箭計劃在下半年開始在其位於湖州的工廠進行批量生產。未來，將基於此款發動機完成“朱雀二號”運載火箭研製。

“天鵲”發動機的技術負責人祖誠告訴 DeepTech，在這階段試車結束後，將對發動機進行拆分檢查，接下來還要開展發動機的全程試車、邊界條件試車、搖擺試車等工作，最終累計無故障試車時間要超過 1.5 萬秒，讓發動機的可靠性指標滿足火箭總體的需求。

藍箭計劃在 2020 年上半年完成上述的試車工作，並在 2020 年下半年完成“朱雀二號”液體火箭的首次飛行。據了解，“朱雀二號”的一級火箭將搭載 4 台“天鵲”發動機，低軌運載能力在 4-5 噸之間，未來主要面向低軌衛星發射需求。

液氧甲烷推進劑的經濟優勢

“天鵲”液氧甲烷發動機是藍箭在液體火箭發動機上的第一款產品。

在此之前，液氧甲烷發動機在國內還沒有公開明確的型號產品。在中國航天的歷史上，液氧甲烷發動機早在 20 世紀 60 年代就被提出，後來也被驗證為一條可行的技術路線，但在多種因素影響下，液氧甲烷發動機一直未能作為一個正式型號登上中國航天的舞台。

液氧甲烷推進劑的優勢在於，液態甲烷具備成本低、較易貯存、無毒無汙染、維護方便的特點。而作為低溫推進劑的液態甲烷，其黏度低（為煤油的 1/3）、結焦和積碳現象少等優點明顯。

如果僅從應用層面來說，液氧甲烷密度較小、飽和蒸汽壓高，這就導致了密度比衝偏小且燃料泵的抗汽蝕性能不易保證等固有缺點。但對於按照商業化思路來經營的民營公司來說，最重視的還是性價比，這個時候，甲烷的優勢就體現出來了。

更重要的是，不易結焦的特性使得以液氧甲烷為燃料的發動機同樣具有優秀的重複使用潛力，可以保證發動機具備幾十次甚至上百次的使用壽命。因此，出於對推進能力、成本、複用性等方面的綜合考慮，液氧甲烷成為多數民營火箭公司在研製液體運載火箭時的常見選擇。

SpaceX 正在研發的新一代發動機猛禽、藍色起源的 BE-4 發動機在推進劑上都選擇了液氧甲烷，兩款發動機均已進行了完整發動機全系統試車，推力均在 200 噸以上。而“天鵲”則僅次於二者，成為世界第三型大推力液氧甲烷發動機。

圖|“天鵲”發動機（來源：藍箭航天）

此外，藍箭航天 CEO 張昌武在採訪中表示，民營企業在固體火箭發射市場將會變得非常艱難。

在他看來，固體運載火箭作為一個獨立運輸系統，當直徑達到 3 米之後，火箭在經濟性和技術指標上就會達到一個臨界點，如果將其繼續做大，固體火箭的性價比將會大幅下降。

直徑低於 3 米、運力低於 1 噸的固體火箭在發射市場中有自己的獨特優勢，但對於民營火箭企業來說在這一細分市場面臨著巨大的競爭壓力。”中國航天現有的很多成熟固體火箭型號都在可靠性，成本上具備極大優勢，民企涉足這一領域需要有更多獨特賣點。“張昌武說道。

因此藍箭認為，對民營火箭公司來說，只有中型以上的液體火箭才能在商業發射市場生存並盈利。

儘管如此，藍箭在固體火箭方面也有過嘗試，2018 年 10 月，藍箭發射了“朱雀一號”運載火箭作為入軌發射的首次嘗試，但最終未實現入軌，“朱雀一號”便是一枚固體運載火箭。

對此，張昌武表示，強調液體火箭市場也不代表完全放棄固體火箭，藍箭已經具備了完整的固體火箭的保障能力，未來將會與合作夥伴聯合推動固體火箭型號的後續任務，更多輸出火箭的設計能力，但不承擔後續的生產和總裝環節。

逐步實現發動機重複使用

可重複使用火箭已經被廣泛認為是能夠大幅降低發射成本的技術路線，在藍箭的未來發展目標中，可重複使用是一個重要目標，但這是需要分階段實現的。

張昌武在採訪中坦言，中國民營火箭企業在可回收火箭領域的技術積累還是比較薄弱的，尤其是和美國相比，在他看來，中國的火箭整體回收在 5 年內是難以實現的。而這還只是一個比較保守的判斷，不排除未來 7、8 年也未能改變這個現狀。

藍箭表示，“朱雀二號”的一型火箭將是一個不可重複使用的火箭。對藍箭來說，短期目標是先實現不可重複火箭的穩定飛行，在這個過程中將火箭的設計、工藝以及總裝測試等整個配套先穩固下來，再繼續完成可重複使用的目標。

雖然重複發射不是藍箭的短期目標，但“天鵲”發動機在設計層面已經考慮到了發動機在可重複使用方面的技術需求。

張昌武告訴 DeepTech，目前這款發動機具備了多次啟動，以及在推進過程中的可變推力的指標上是可行的，但這也僅僅是硬體層面的一個基礎能力。可重複，未來還需要在製導/導航與控制技術上有重大的突破，以及在重複的飛行中驗證火箭的可靠性，才能最終在市場上真正提供可重複火箭發射服務。因此這是一個需要一步一步實現的過程。

如果一切順利，藍箭計劃約在 2023 年開始驗證火箭的可重複使用能力，先對一級火箭進行回收，再最終實現全箭回收。

-End-

發現改變世界的新興科技

（微信號:deeptechchina)