中国版本!可重复使用火箭发动机试车成功,飞行22s,悬停9s!

来看世界 2024-03-08 15:43:27

3月7日消息,据“中国航天科工”官微发文,由航天科工火箭技术有限公司自主研发的“鸣凤”二号70吨级可重复使用液氧甲烷发动机圆满完成多次起动、变推、额定等多工况热试车考核,试车达到预定目标。

可重复火箭是目前我国研究的一个重点,可以大幅度降低发射费用。目前我国相对于美国的私人航天公司,尤其是SpaceX而言,可重复火箭是一项弱势,导致发射成本较高,不利于抢占国际航天发射市场。70吨级可重复使用火箭发动机的试车成功,是我们迈向可重复使用火箭的又一个进步。

美国可重复使用火箭

SpaceX的可重复使用火箭,尤其是其猎鹰系列火箭,在设计上充分考虑了可重复使用的需求。其中,猎鹰9号火箭是SpaceX的代表性作品,它具备将有效载荷送入地球轨道、甚至前往火星的能力。

它是一枚两级火箭,高度大约为70米,直径约为5.4米。火箭的第一级装备了9台Merlin发动机,为火箭提供强大的推力。而在第二级,则装备了1台真空版本的Merlin发动机,用于将有效载荷送入预定轨道。Merlin发动机的推力因型号和升级情况而有所不同。

早期的Merlin 1A发动机的地面推力约为380千牛(约38.8吨)。然而,随着技术的不断发展和改进,梅林发动机持续升级,性能得到了显著提升。例如,梅林1D发动机经过改进后,其地面推力达到了67吨,而真空推力为74吨。进一步地,最新型的梅林1D+(也被称为梅林1D+)在2016年底完成进一步增推后,其海平面推力从最早的梅林1A的34.6吨升至86.2吨。另外,SpaceX还使用了多达9台梅林发动机来把猎鹰九号送上天,单台推力为556千牛(约55吨)。

更为重要的是,猎鹰9号火箭的设计使得其第一级可以在完成任务后返回地球,进行回收和再利用。这种可重复使用的设计不仅大大降低了发射成本,也使得SpaceX在商业航天市场上获得了巨大的竞争优势。可重复使用火箭的技术代表着现代航天技术的一个巨大飞跃,通过设计和制造可以多次升空并安全返回的火箭,公司如SpaceX不仅减少了每次发射所需制造全新火箭的巨大开支,而且通过反复使用同一套硬件设备,还实现了规模经济效益和成本的进一步优化。

目前,SpaceX在凭借其创新的设计、精确的发射和回收技术,以及高效的运营和再利用流程,SpaceX证明了火箭一级助推器和整流罩可以多次使用,大大降低了单次发射的成本。虽然确切的成本数字受多种因素影响,且SpaceX的发射价格可能根据市场需求、发射任务的复杂性和其他商业考量有所浮动,但无疑的是,通过重复使用技术,SpaceX已经在发射市场上确立了成本上的显著优势,为未来太空探索的可持续性和经济性奠定了坚实基础。

中国如何降低发射成本

中国降低火箭发射成本的策略确实包括建造火箭生产线和研制可重复使用火箭这两种方法。

首先,关于建造火箭生产线这一点,中国正致力于通过优化生产流程、引入自动化和智能化技术,以及提高生产效率来降低火箭发射成本。批量生产可以使得单个火箭的生产成本显著降低,这是因为批量采购零部件、优化生产工艺和提高生产规模都会带来经济效益。通过这种方法,中国不仅提高了火箭的制造效率,还确保了火箭的质量和可靠性,从而进一步降低了火箭发射的整体成本。

其次,关于研制可重复使用火箭,这是中国航天科技发展的重要方向之一。可重复使用火箭能够大幅度降低发射成本,因为它减少了每次发射所需的新火箭制造和测试成本。通过研发先进的火箭回收技术和再利用技术,中国正努力在这一领域取得突破。虽然目前可重复使用火箭的技术还面临一些挑战,但中国航天科技人员正不断努力,通过技术创新和试验验证来推动这一领域的发展。

中国可重复火箭研究进展

中国可重复使用火箭的研究进展显著,已经取得了一系列重要成果,快舟火箭的回收技术试验。快舟火箭是中国航天科工集团研制的一款固体运载火箭,具有快速、可靠、便捷的特点。

快舟火箭可重复使用技术试验箭的试验在2024年1月26日15时顺利完成垂直起降。本次试验采用航天科工火箭技术有限公司自主研发的液氧甲烷发动机,飞行时间为22秒,在空中悬停了9秒,悬停高度精度达到了0.15米。试验箭着陆姿态平稳,着陆位置精确,箭体状态良好,试验任务取得了圆满成功。这次试验的成功为快舟系列可重复使用液氧甲烷运载火箭的研制奠定了坚实的基础。

其次,关于70吨级可重复使用火箭发动机热试车的成功,这是中国在可重复使用火箭技术领域取得的又一重要进展。火箭发动机是可重复使用火箭的核心部件,其性能直接影响到火箭的发射成本和重复使用能力。通过热试车验证,70吨级可重复使用火箭发动机展现出了良好的工作性能和可靠性,为中国研制更大推力、更高性能的可重复使用火箭提供了有力支撑。

除了上述成果外,中国还在其他可重复使用火箭技术方面取得了重要进展。例如,中国航天科技集团公司也在积极研发新型可重复使用火箭,并已经取得了一些阶段性成果。这些努力不仅有助于降低中国火箭的发射成本,提高发射效率,还将推动中国航天事业的可持续发展。

据全国政协委员、中国航天科技集团一院新型运载火箭总设计师容易透露,中国航天科技集团正在加速研制直径4米级、5米级可重复使用运载火箭,分别计划于2025年和2026年首飞。

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