巅峰高地中国版SpaceX!火箭运力仅次长征5号,民营公司4年造出甲烷发动机
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 。
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