前幾天，馬斯克將送日本億萬富豪上月球的新聞在網(wǎng)上刷屏。在國內(nèi)，一家總部、研發(fā)基地位于北京的民營航天企業(yè)也為中國民營火箭飛天夢邁出了一大步。9月27日，藍箭航天自主研發(fā)的國內(nèi)首臺80噸液氧甲烷發(fā)動機天鵲(TQ-12)短噴管推力室在其湖州自主建設(shè)的試車臺進行了短程點火試車并取得成功。這意味著，全國首個民營熱試車臺正式投入使用。
“大家伙”核心能力獲驗證
伴隨著轟隆隆的爆炸聲，一道15米長的藍色火焰從發(fā)動機尾部噴出，成功點火，山坳里騰起蘑菇云般的塵土。20秒鐘后，響聲停止，山坳對面的觀景臺上爆發(fā)出熱烈的掌聲。這是在浙江湖州藍箭火箭發(fā)動機的推力室進行點火試車的場景。
這意味著，藍箭已經(jīng)具備研發(fā)、生產(chǎn)、冷試、熱試大噸位液體火箭發(fā)動機這個“大家伙”的全方位核心能力。
此次點火試驗是國內(nèi)首個民營大推力液氧甲烷推力室試車，其任務(wù)是加快驗證“天鵲”(TQ-12)推力室的核心技術(shù)，開啟“天鵲”(TQ-12)發(fā)動機以及“朱雀二號”液體運載火箭進入大規(guī)模地面試驗的序幕。
“本次短噴管推力室試車是對藍箭發(fā)動機產(chǎn)品和核心能力建設(shè)的一次雙向驗證。”藍箭航天CEO張昌武說。在火箭正式上天前，在地面的大量試驗環(huán)節(jié)相當于正式在太空亮相前的“預(yù)演”與“排練”，試車能獲得大量試驗數(shù)據(jù)來指導(dǎo)后續(xù)工作。
按計劃，藍箭將用自主研發(fā)的運載火箭運送衛(wèi)星進入地球同步軌道。其研發(fā)的中型火箭“朱雀二號”，將在2019年完成全部地面試驗，2020年首飛，爭取2021年把有效載荷送到月球上去。
張昌武介紹，“朱雀二號”液體運載火箭基本型為兩級液體運載火箭，可以將兩輛大型SUV轎車同時送入太空，將成為中國民營商業(yè)火箭領(lǐng)域第一款中型火箭，運載能力將達世界第三，全國第一。
自研首個民營熱試車臺上崗
相比于傳統(tǒng)體制下的火箭“國家隊”，民營企業(yè)可以更靈活地探索新技術(shù)、新產(chǎn)品。以藍箭航天此次的短噴管推力室熱試車為例，其使用民用甲烷的成本只有傳統(tǒng)航天系統(tǒng)常用的液氫的不到三十分之一，將大幅降低液體火箭發(fā)動機價格。
“大量試驗是火箭發(fā)動機研制成功的必要條件。”主持該產(chǎn)品研發(fā)的藍箭航天高級工程師袁宇介紹。液體火箭發(fā)動機集燃燒、傳熱、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、低溫技術(shù)、測控技術(shù)等多種學(xué)科與技術(shù)于一體，僅靠仿真計算無法滿足發(fā)動機的研制，必須開展各種大量的試驗，一臺成熟穩(wěn)定的發(fā)動機，累計試車時間要達到兩萬秒以上。
在9月24日，藍箭已經(jīng)進行了1.5秒的箱壓點火試驗和5秒的短程試驗，9月26日進行了10秒短程試車，而此次試驗是一次短噴管狀態(tài)、60%工況的試車，目的是驗證“天鵲”(TQ-12)發(fā)動機推力室四個方面的內(nèi)容，即驗證噴注器在低工況下的燃燒效率，探索噴注器的節(jié)流工作下限;驗證推力室低工況下的燃燒穩(wěn)定性，獲得壓力波動及相關(guān)的震動數(shù)據(jù);驗證再生冷卻與氣膜復(fù)合冷卻方案的熱防護性能，獲得甲烷超臨界換熱性能數(shù)據(jù);驗證噴注器結(jié)構(gòu)和材料新方案的可靠性。
值得注意的是，本次短噴管推力室試車是在藍箭自建的高壓擠壓試車臺上進行的，這也是國內(nèi)唯一的民營熱試車臺。管試車臺的高級測試系統(tǒng)工程師張昉介紹，該熱試車臺高壓擠壓能力國內(nèi)領(lǐng)先，氣源壓力、貯箱壓力、貯箱容積等指標均完全可以滿足當前“天鵲”80噸級液氧甲烷發(fā)動機推力室低工況試車以及未來燃氣發(fā)生器額定工況試車的需要。有了自建的運行穩(wěn)定的試車臺，藍箭航天將在未來密集的產(chǎn)品試驗中最大程度提高效率，確保產(chǎn)品研發(fā)和驗證周期。
將可年產(chǎn)15枚中型運載火箭
除熱試車臺工程外，藍箭航天智能制造基地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全部完工，發(fā)動機試驗總裝區(qū)域逐步投入使用。未來，藍箭在湖州的智能制造基地將具備200余人辦公生產(chǎn)規(guī)模，到2022年，將形成年產(chǎn)200臺發(fā)動機、15枚中型運載火箭的能力。
在追尋星辰大海之夢的途中，除了“國家隊”，民營企業(yè)、創(chuàng)業(yè)者的身影近兩年開始躋身舞臺中央。藍箭航天、零壹空間、翎客航天、星際榮耀、星途探索、靈動飛天……僅在北京亦莊，近幾年涌現(xiàn)的民營火箭企業(yè)就達七家。其中，發(fā)動機自研是行業(yè)內(nèi)門檻最高，也是關(guān)乎其未來火箭產(chǎn)品化、走向市場時是否有足夠競爭力的一個關(guān)鍵因素。(記者 孫奇茹)
