我國第一款不銹鋼火箭 朱雀三號(hào)完成1萬米垂直起降飛行

快科技今日（9月11日）消息，藍(lán)箭航天自主研發(fā)的朱雀三號(hào)VTVL-1可重復(fù)使用垂直起降回收試驗(yàn)箭，在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的藍(lán)箭航天液氧甲烷火箭發(fā)射工位，圓滿了完成10公里級(jí)的垂直起降返回飛行試驗(yàn)。

這是國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)垂直起降返回火箭空中二次點(diǎn)火、跨音速大動(dòng)壓環(huán)境下“柵格舵-冷氣姿控-發(fā)動(dòng)機(jī)”聯(lián)合制導(dǎo)控制、高空風(fēng)實(shí)時(shí)風(fēng)修技術(shù)工程化應(yīng)用等技術(shù)驗(yàn)證。

它標(biāo)志著，中國商業(yè)航天在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上取得重大突破，為將來實(shí)現(xiàn)大運(yùn)力、低成本、高頻次、可重復(fù)使用的航天發(fā)射邁出了關(guān)鍵性的一步。

本次試驗(yàn)中，朱雀三號(hào)VTVL-1試驗(yàn)箭空中飛行總時(shí)間為200.7秒，經(jīng)歷了上升、發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)、無動(dòng)力滑行、發(fā)動(dòng)機(jī)空中二次起動(dòng)、軟著陸的過程。

其中，起飛后約113秒發(fā)動(dòng)機(jī)第一次關(guān)機(jī)，火箭依靠慣性，繼續(xù)飛行至距地面高度10002米的最高點(diǎn)。

為抵消36米/秒的高空橫風(fēng)干擾，火箭依靠高空風(fēng)修正、柵格舵、冷氣姿控來穩(wěn)定飛行姿態(tài)。

無動(dòng)力滑行約40秒后，火箭高度降至4.64公里，速度達(dá)到0.8馬赫，發(fā)動(dòng)機(jī)100％工況二次點(diǎn)火。

火箭隨即進(jìn)入著陸減速段，并通過在線制導(dǎo)控制算法，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)推力和飛行狀態(tài)，引導(dǎo)箭體在距離發(fā)射工位約3.2公里的回收?qǐng)銎簩?shí)現(xiàn)軟著陸。

著陸位置中心點(diǎn)距離回收?qǐng)銎褐行奈恢?.7米，著陸垂直速度-1.65米/秒，著陸姿態(tài)角偏差為0.3°，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足預(yù)期設(shè)計(jì)，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

今年1月，朱雀三號(hào)VTVL-1驗(yàn)證箭完成了百米級(jí)垂直起降飛行試驗(yàn)，行時(shí)間約60秒，飛行高度約350米，著陸位置精度約2.4米，著陸速度約0.75米/秒，著陸姿態(tài)角約0.14°，滾動(dòng)角約4.4°，火箭著陸平穩(wěn)，落點(diǎn)準(zhǔn)確，狀態(tài)良好，試驗(yàn)任務(wù)取得圓滿成功。

新一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)的驗(yàn)證成果如下：

1、

采用國內(nèi)推力最大的入軌級(jí)液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，首次在國內(nèi)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)一次關(guān)機(jī)后小過載段的推進(jìn)劑管理技術(shù)，驗(yàn)證重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)空中二次起動(dòng)能力。

考核垂直返回狀態(tài)下動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵動(dòng)作歷經(jīng)的環(huán)境過程，更加貼近重復(fù)使用火箭一子級(jí)回收過程的實(shí)際工況，從而全面驗(yàn)證朱雀三號(hào)可重復(fù)使用火箭動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

2

成功驗(yàn)證重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)搖擺+冷氣姿控RCS+柵格舵的聯(lián)合控制方法，進(jìn)一步驗(yàn)證火箭在高空高速大動(dòng)壓狀態(tài)下的精準(zhǔn)制導(dǎo)與控制算法，為朱雀三號(hào)可重復(fù)使用火箭制導(dǎo)控制關(guān)鍵技術(shù)的研究和驗(yàn)證提供了重要數(shù)據(jù)支撐。

3

沿用原執(zhí)行百米級(jí)飛行試驗(yàn)任務(wù)的試驗(yàn)箭，驗(yàn)證可重復(fù)使用能力。

通過對(duì)試驗(yàn)箭在第一次飛行之后狀態(tài)復(fù)檢和本次飛行試驗(yàn)的圓滿成功，實(shí)際驗(yàn)證了不銹鋼箭體結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)和箭載航電設(shè)備等在重復(fù)使用條件下的性能表現(xiàn)，積累了關(guān)于可重復(fù)使用火箭檢查、維護(hù)方面的充分經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高朱雀三號(hào)可靠性和復(fù)飛效率具有重要意義。

4

采用射前實(shí)時(shí)風(fēng)修正技術(shù)方案，利用射前24h內(nèi)三次高空風(fēng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，快速開展彈道、制導(dǎo)和控制專業(yè)諸元計(jì)算和仿真驗(yàn)證。

這項(xiàng)技術(shù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，工程化應(yīng)用能夠有效提高火箭對(duì)發(fā)射環(huán)境條件的適應(yīng)能力，可使朱雀三號(hào)火箭在滿足發(fā)射概率的情況下，降低結(jié)構(gòu)載荷設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)載效率和運(yùn)載能力。

朱雀三號(hào)（ZQ-3）是藍(lán)箭航天的下一代可重復(fù)使用液氧甲烷運(yùn)載火箭，也是中國首款不銹鋼液體運(yùn)載火箭。

箭體直徑4.5米，整流罩直徑5.2米，全箭總長(zhǎng)76.6米，起飛質(zhì)量約660噸，起飛推力約900噸，采用藍(lán)箭航天自主研制的80噸級(jí)天鵲系列液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)。

朱雀三號(hào)一子級(jí)設(shè)計(jì)復(fù)用次數(shù)不少于20次，一次性使用任務(wù)的低軌運(yùn)載能力可達(dá)21.3噸，航區(qū)回收任務(wù)為18.3噸，可支撐我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)高密度發(fā)射、大型通信衛(wèi)星GTO軌道發(fā)射、各型飛船發(fā)射。

朱雀三號(hào)已于今年初完成方案階段轉(zhuǎn)初樣階段工作，全面開展初樣階段各系統(tǒng)產(chǎn)品研制，計(jì)劃2025年首飛，2026年實(shí)現(xiàn)一子級(jí)回收復(fù)用。

朱雀三號(hào)VTVL-1試驗(yàn)箭是以全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)建的工程樣機(jī)，為單級(jí)液氧甲烷火箭，采用與朱雀三號(hào)火箭一致的高強(qiáng)度不銹鋼箭體結(jié)構(gòu)。

驗(yàn)證箭直徑3.35米，長(zhǎng)度18.3米，起飛質(zhì)量約68噸，起飛推力800千牛，裝配3組著陸緩沖支腿，新增4片柵格舵系統(tǒng)。

搭載一臺(tái)已實(shí)現(xiàn)連續(xù)入軌飛行驗(yàn)證、與朱雀三號(hào)火箭同型的80噸級(jí)天鵲-12（TQ-12）改進(jìn)型液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，具備正交雙擺、45-111％變推力調(diào)節(jié)和多次點(diǎn)火能力。