超帥！10公里級垂直起降返回飛行，我國可重復(fù)使用火箭取得新突破！

9月11日午間，我國自主研發(fā)的朱雀三號VTVL-1可重復(fù)使用垂直起降回收試驗(yàn)箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成10公里級垂直起降返回飛行試驗(yàn)，標(biāo)志著我國商業(yè)航天在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上取得突破，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)射邁出關(guān)鍵一步。

圖片來源：央視新聞視頻截圖

01 朱雀三號可重復(fù)使用火箭完成10公里級垂直起降返回飛行試驗(yàn)

本次任務(wù)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，以及高空風(fēng)實(shí)時(shí)風(fēng)修技術(shù)工程化應(yīng)用等技術(shù)驗(yàn)證。試驗(yàn)經(jīng)歷“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”過程，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足預(yù)期設(shè)計(jì)。

藍(lán)箭航天專家介紹，該試驗(yàn)箭為單級液氧甲烷火箭，箭體直徑3.35米，長度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)，采用與朱雀三號火箭一致的高強(qiáng)度不銹鋼箭體結(jié)構(gòu)；搭載一臺(tái)已實(shí)現(xiàn)連續(xù)入軌飛行驗(yàn)證、與朱雀三號火箭同型的80噸級天鵲-12（TQ-12）改進(jìn)型液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)，具備正交雙擺、45%至111%變推力調(diào)節(jié)和多次點(diǎn)火能力。

圖片來源：央視新聞截圖

02 朱雀三號技術(shù)亮點(diǎn)

（1）用不銹鋼鑄造火箭傳奇？

朱雀三號可重復(fù)使用火箭是我國首款不銹鋼液體運(yùn)載火箭，其貯箱結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度不銹鋼材料，在材料選型、結(jié)構(gòu)形式、焊接工藝與生產(chǎn)設(shè)備方面均具有高度原創(chuàng)性。

相比傳統(tǒng)箭體結(jié)構(gòu)的材料鋁合金，不銹鋼成本低廉、焊接工藝性好，能大幅降低中大型液體火箭的生產(chǎn)制造成本，其不銹鋼箭體結(jié)構(gòu)的耐高溫性能在火箭重復(fù)使用上具備明顯優(yōu)勢，朱雀三號火箭一級發(fā)動(dòng)機(jī)在火箭回收后可不下箭檢查，加注完成即可再次飛行，能實(shí)現(xiàn)真正的航班化運(yùn)營。

（2）液氧甲烷開啟垂直返回技術(shù)“新紀(jì)元”

從原理上來講，火箭實(shí)際就是利用自身攜帶的推進(jìn)劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高速噴射的熱氣流來推進(jìn)的動(dòng)力裝置。對于以空間運(yùn)輸為主要任務(wù)的運(yùn)載火箭而言，其發(fā)動(dòng)機(jī)有四種主流推進(jìn)劑方案可供選擇：固體燃料、四氧化二氮/偏二甲肼、液氧煤油和液氧液氫。

如今主流的運(yùn)載火箭的主發(fā)動(dòng)機(jī)基本都是采用液體推進(jìn)劑方案，與固體推進(jìn)劑不同，這類方案中推進(jìn)劑分為液態(tài)燃料和液態(tài)氧化劑兩類，他們在運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上一般是分別貯存在兩個(gè)空間中，在進(jìn)入燃燒室后激烈反應(yīng)后產(chǎn)生推力。在所有液體推進(jìn)劑方案中，液氧是最為悠久的氧化劑，1926年人類歷史上第一枚液體燃料火箭就使用了液氧（氧化劑）+汽油（燃料劑）的方案，同時(shí)也是最為高效廉價(jià)的氧化劑，很多主流運(yùn)載火箭的主力發(fā)動(dòng)機(jī)都采用液氧為氧化劑，不同是與之搭配的燃燒劑。這其中液氧+煤油、液氧+液氫是應(yīng)用最廣泛的搭配方案。

液氧甲烷作為火箭燃料，由液態(tài)氧氣和甲烷混合而成。甲烷是天然氣的主要成分，已成為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研究者無法忽視的燃料選項(xiàng)。

基于液氧甲烷成本低廉，甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)不積碳、易維護(hù)的特質(zhì)和可全生命周期監(jiān)測的屬性，朱雀三號火箭一級發(fā)動(dòng)機(jī)在火箭回收后可不下箭檢查，加注完成即可再次飛行，實(shí)現(xiàn)航班化運(yùn)營，發(fā)射成本相較一次性火箭可降低80%至90%。

航天專家認(rèn)為，在世界范圍內(nèi)，液氧甲烷火箭已進(jìn)入快速研制發(fā)展期，面對未來大規(guī)模進(jìn)出空間、航班化運(yùn)輸需求，大推力、高性能、可重復(fù)使用的液氧甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)是液體主動(dòng)力發(fā)展的重要方向。

03 為朱雀三號未來的首飛及回收奠定基礎(chǔ)

早在2023年7月12日，藍(lán)箭航天的朱雀二號發(fā)射成功，便已突破記錄，成為全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭，標(biāo)志著我國運(yùn)載火箭在新型低成本液體推進(jìn)劑應(yīng)用方面取得突破。

今年的1月19日，藍(lán)箭航天朱雀三號大型可復(fù)用液氧甲烷火箭首枚試驗(yàn)箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心圓滿完成飛試任務(wù)，為朱雀三號實(shí)現(xiàn)2025年“首飛”奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。

而本次任務(wù)的試驗(yàn)箭是以全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)建的工程樣機(jī)，作為藍(lán)箭航天重復(fù)使用火箭工程研制的重要一環(huán)。通過兩次垂直起降回收試驗(yàn)，型號團(tuán)隊(duì)成功驗(yàn)證了多項(xiàng)重復(fù)使用火箭關(guān)鍵技術(shù)，為朱雀三號未來的首飛及回收奠定了基礎(chǔ)。

綜合來源：新華社、央視新聞等