我国第一款不锈钢火箭朱雀三号完成1万米垂直起降飞行

zhiyongz 2个月前 (09-12) 阅读数 #科学

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快科技今日（9月11日）消息，蓝箭航天自主研发的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭，在我国酒泉卫星发射中心的蓝箭航天液氧甲烷火箭发射工位，圆满了完成10公里级的垂直起降返回飞行试验。这是国内首次实现垂直起降返回火箭空中二次点火、跨音速大动压环境下“栅格舵-冷气姿控-发动机”联合制导控制、高空风实时风修技术工程化应用等技术验证。它标志着，中国商业航天在可重复使用运载火箭技术上取得重大突破，为将来实现大运力、低成本、高频次、可重复使用的航天发射迈出了关键性的一步。

本次试验中，朱雀三号VTVL-1试验箭空中飞行总时间为200.7秒，经历了上升、发动机关机、无动力滑行、发动机空中二次起动、软着陆的过程。其中，起飞后约113秒发动机第一次关机，火箭依靠惯性，继续飞行至距地面高度10002米的最高点。为抵消36米/秒的高空横风干扰，火箭依靠高空风修正、栅格舵、冷气姿控来稳定飞行姿态。无动力滑行约40秒后，火箭高度降至4.64公里，速度达到0.8马赫，发动机100％工况二次点火。火箭随即进入着陆减速段，并通过在线制导控制算法，调节发动机推力和飞行状态，引导箭体在距离发射工位约3.2公里的回收场坪实现软着陆。着陆位置中心点距离回收场坪中心位置1.7米，着陆垂直速度-1.65米/秒，着陆姿态角偏差为0.3°，各项指标均满足预期设计，达到国内领先水平。

今年1月，朱雀三号VTVL-1验证箭完成了百米级垂直起降飞行试验，行时间约60秒，飞行高度约350米，着陆位置精度约2.4米，着陆速度约0.75米/秒，着陆姿态角约0.14°，滚动角约4.4°，火箭着陆平稳，落点准确，状态良好，试验任务取得圆满成功。

新一次任务实现的验证成果如下：

1、采用国内推力最大的入轨级液氧甲烷发动机，首次在国内验证发动机一次关机后小过载段的推进剂管理技术，验证重复使用火箭发动机空中二次起动能力。考核垂直返回状态下动力系统关键动作历经的环境过程，更加贴近重复使用火箭一子级回收过程的实际工况，从而全面验证朱雀三号可重复使用火箭动力系统关键技术。成功验证重复使用火箭发动机摇摆+冷气姿控RCS+栅格舵的联合控制方法，进一步验证火箭在高空高速大动压状态下的精准制导与控制算法，为朱雀三号可重复使用火箭制导控制关键技术的研究和验证提供了重要数据支撑。

沿用原执行百米级飞行试验任务的试验箭，验证可重复使用能力。通过对试验箭在第一次飞行之后状态复检和本次飞行试验的圆满成功，实际验证了不锈钢箭体结构、发动机和箭载航电设备等在重复使用条件下的性能表现，积累了关于可重复使用火箭检查、维护方面的充分经验，对提高朱雀三号可靠性和复飞效率具有重要意义。采用射前实时风修正技术方案，利用射前24h内三次高空风实测数据，快速开展弹道、制导和控制专业诸元计算和仿真验证。

这项技术实时性强，工程化应用能够有效提高火箭对发射环境条件的适应能力，可使朱雀三号火箭在满足发射概率的情况下，降低结构载荷设计，实现更高的运载效率和运载能力。朱雀三号（ZQ-3）是蓝箭航天的下一代可重复使用液氧甲烷运载火箭，也是中国首款不锈钢液体运载火箭。箭体直径4.5米，整流罩直径5.2米，全箭总长76.6米，起飞质量约660吨，起飞推力约900吨，采用蓝箭航天自主研制的80吨级天鹊系列液氧甲烷发动机。

朱雀三号一子级设计复用次数不少于20次，一次性使用任务的低轨运载能力可达21.3吨，航区回收任务为18.3吨，可支撑我国卫星互联网组网高密度发射、大型通信卫星GTO轨道发射、各型飞船发射。朱雀三号已于今年初完成方案阶段转初样阶段工作，全面开展初样阶段各系统产品研制，计划2025年首飞，2026年实现一子级回收复用。

朱雀三号VTVL-1试验箭是以全尺寸发动机构建的工程样机，为单级液氧甲烷火箭，采用与朱雀三号火箭一致的高强度不锈钢箭体结构。验证箭直径3.35米，长度18.3米，起飞质量约68吨，起飞推力800千牛，装配3组着陆缓冲支腿，新增4片栅格舵系统。搭载一台已实现连续入轨飞行验证、与朱雀三号火箭同型的80吨级天鹊-12（TQ-12）改进型液氧甲烷发动机，具备正交双摆、45-111％变推力调节和多次点火能力。