民营公司4年造出甲烷发动机，中国版SpaceX！火箭运力仅次长征5号
本月9日至13日 ， 民营航天公司蓝箭航天使用天鹊-12发动机先后完成3次摇摆试车点火试验 ， 顺利完成朱雀二号火箭控制系统与发动机匹配验证 。
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天鹊-12型80吨级液氧甲烷火箭发动机
天鹊-12是一款真空推力达80吨的液氧甲烷发动机 ， 目前全球仅有三款正在推进研发的大推力液氧甲烷发动机 ， 天鹊-12就是其中之一 ， 该发动机仅用时四年就在去年完成了首次点火试车 。
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天鹊-12发动机泵后摆测试
本轮试车亮点是检验了天鹊-12的泵后摆能力 ， 提起泵后摆技术就不得不提到长征五号 ， 这款火箭四枚助推器配置有8台推力120吨的YF-100型液氧煤油发动机 ， 该型发动机后来也攻克了泵后摆能力 ， 变型为YF-100K泵后摆液氧煤油发动机 ， 实现了减重增推目标 ， 推力达到了125吨 。
目前掌握泵后摆技术的国家只有三个 ， 我国就是其中之一 ， 以往火箭发动机多为泵前摆 ， 泵后摆发动机可以降低发动机摆动力矩 ， 最大限度降低发动机重量 ， 结构更加紧凑 ， 有利于箭体包络进而优化火箭构型 。
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YF-100K泵后摆液氧煤油发动机
航天科技一院目前正在加紧攻关921新一代载人火箭与长征9号两款重型火箭 ， 后者由于动力开发难度大耗时将以十年为单位计算 ， YF-100K泵后摆液氧煤油发动机就是为921新一代载人火箭而生 。
921火箭将使我国载人登月时间至少提前5年 ， 得益于泵后摆技术该型火箭芯级可以并联7台YF-100K ， 基于通用芯级的CBC构型火箭起飞级总计将有21台YF-100K 。 该火箭近地轨道运力70吨 ， 奔月轨道运力大于25吨 ， 届时将采用月球轨道集合方案实施载人登月工程 。
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921新一代载人运载火箭
SpaceX公司正在研发的星舰起飞级配置有31台200吨级猛禽液氧甲烷发动机 ， 其中7台有摆动需求 ， 猛禽发动机采用的是泵前摆设计 。 虽然是泵前摆但是得益于猛禽发动机优秀的减重设计 ， 同样可以获得与泵后摆相似的性能优势 。
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猛禽液氧甲烷发动机泵前摆渲染动画
掌握液氧甲烷发动机技术的蓝色起源公司也是采用泵前摆技术 ， 因此我国蓝箭航天公司的天鹊-12也是现阶段全球唯一一款泵后摆液氧甲烷发动机 。
天鹊-12液氧甲烷发动机真空推力80吨 ， 地面起飞推力67吨、真空比冲337秒 ， 就综合性能而言的确敬陪末座 ， 但它却是研发进度最快的一款液氧甲烷发动机 。
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天鹊-11液氧甲烷发动机全系统试车
今年3月4日 ， 刚刚复工复产的蓝箭航天公司就完成了天鹊-11液氧甲烷发动机10秒、100秒、750秒、1500秒四次全系统热试车 ， 按照计划80吨级天鹊-12发动机再进行两次点火试验之后即可实现定型 ， 在今年第三季度转入小批量生产阶段 ， 配型的朱雀二号火箭也将进入生产与动力试车环节 ， 朱雀二号有望成为全球第一款入轨的液氧甲烷燃料运载火箭 。
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朱雀二号运载火箭构型示意图
朱雀二号是光杆型两级火箭构型 ， 采用3.35米直径箭体 ， 整体构造与长征二号系列火箭极其相似 ， 起飞级采用4台80吨级天鹊-12液氧甲烷发动机 ， 芯二级则是一台天鹊-12与有四喷口组成的天鹊-11型10吨级液氧甲烷发动机 。
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朱雀二号二级与长征二号二级构型相似
基于长征二号系列火箭构型设计可以极大提高可靠性 ， 发射成功率能够得到保证 ， 对于运载火箭产品而言可靠性指标是第一位的 ， 将货物送达预定轨道是其根本宗旨 ， 如果做不到这一点而片面追求先进性则注定是一路坎坷 。
朱雀二号火箭虽然某种程度上照搬了长征二号火箭设计 ， 但也有重大创新 。 比如 ， 动力系统大换血 ， 而且后续还有多种构型衍生产品 ， 比如加装配置8吨级液氧甲烷发动机的第三级后 ， 近地轨道运力将由4吨增加至6吨 ， 基于CBC通用芯级构型 ， 火箭运力将从6吨猛增至17吨 ， 进而成为一款大型运载火箭 。
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朱雀二号也将有类似921火箭的CBC构型
最大构型的朱雀二号火箭运力将一举超越长征三号乙、长征七号、长征七号甲 ， 仅次于长征五号 ， 可以承接包括东方红五号重型卫星平台在内的所有商业发射订单 ， 也可以承接天宫空间站后续货运飞船以及扩建舱段发射订单 。
朱雀二号系列火箭的发展路线图与长征二号系列火箭高度相似 ， 长征三号乙就是在光杆型长征二号基础上增加三级火箭与四枚助推器 ， 长征二号F也是在长征二号基础上增加四枚助推器而成 。
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上一代长征系列火箭发展脉络
蓝箭航天最有望成为中国版SpaceX ， 而且有着相比后者更快的发展速度 。 随着我国商业航天市场开放力度越来越大 ， 一大批新兴商业航天公司接连出现 ， 去年星际荣耀公司双曲线一号运载火箭已经完成民营商业航天第一飞 。
蓝箭航天除了正在快速推进的全球首款液氧甲烷火箭朱雀二号 ， 还在布局复用火箭 ， 该公司天鹊-12型80吨级液氧甲烷发动机就具备推力节流能力 ， 这一能力是复用火箭的独门绝技 。
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天鹊-12发动机具备变推力功能
“人家SpaceX太空探索技术公司以一己之力碾压一国航天” ， 关注航天的朋友对此论断不会陌生 ， 这句话错就错在只看到表象而不愿意究其本质 ， 就公司性质而言SpaceX与百年老店波音以及洛克希德马丁都没有区别 ， 就发迹途径来看 ， 没有NASA订单以及技术支援它大概率将是“中道崩殂”的结局 ， 就崛起环境来看 ， 如果没有美国航天半个多世纪以来的深厚积淀更是无从谈起 。
很多人不止一次地发问 ， 为什么我们没有诞生SpaceX这种体格的商业航天公司？这一发问是将我们与大洋彼岸放在了并驾齐驱的位置上 ， 首先感谢这些朋友的“抬举” 。
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SpaceX公司重型猎鹰火箭
随着近年来我国航天实力迅猛壮大 ， 群众的眼界也都很高 ， 认为凡是不如美国的成绩都不值一提 ， 而事实上现阶段我国已经连续两年摘得全球航天发射榜冠军 ， 拥有的在轨航天资产规模也已经位列世界第二 。
很多人没有认识到半个多世纪前当近地轨道运力达118吨的土星五号连续飞天之际 ， 我国运力仅有0.3吨的长征一号运载火箭还没有升空 ， 前者是后者的约393倍 ， 差距之悬殊已经很难用语言形容 。
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起点差距悬殊
经过半个多世纪的追赶长征五号乙运载火箭已于本月上旬成功首飞 ， 使得我国近地轨道运力首次站上20吨级 ， 达到了25吨 ， 反观大洋彼岸现役运力最强的重型猎鹰火箭 ， 其近地轨道运力是63.8吨 ， 后者是前者的约2.6倍 ， 从393倍到2.6倍 ， 追赶成绩之显著只能用一个词形容 ， 那就是“奇迹” 。
现阶段我们仍然在保持着高速发展态势 ， 长征五号乙运载火箭的首飞就是一个双料冠军 ， 不仅摘得亚洲最强运力火箭头衔 ， 搭载的新一代载人飞船试验船更是21世纪人类首款载人登月级飞船 ， 领先NASA猎户座飞船实现包括服务舱在内的完整版飞船首飞 。
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新一代飞船已经圆满完成首飞任务
再过两个多月一步实现绕落巡火星目标的天问一号飞船也将搭乘长征五号遥四火箭点火升空 ， 该飞船是人类向火星轨道发射的最大规模人造航天器 ， 再过5个多月 ， 代表人类最先进登月控制技术的嫦娥五号月球采样飞船也将搭乘长征五号遥五运载火箭升空 ， 明年上半年长征五号乙遥二火箭还将发射天和号核心舱 ， 载人航天工程将正式步入天宫空间站时代 。
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天问一号火星飞船
【民营公司4年造出甲烷发动机，中国版SpaceX！火箭运力仅次长征5号】空间站、载人登月、深空探测三大航天工程齐头并进 ， 如此波澜壮阔的征战宇宙图景也是人类航天史上从未有过 ， 得益于航天实力的迅猛发展 ， 实力外溢效果也在加速呈现 ， 放眼全球能诞生巨量体格商业航天公司的玩家除了大洋彼岸就是我们 ， 而凭借全球最大市场与全球最齐全工业门类的制造体系 ， 以及更快的加速度 ， 未来会发展到什么程度也是显而易见的结果 。
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