被马斯克点赞的中国火箭! 我国民营朱雀三号凭什么敢叫板SpaceX?

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民营火箭公司蓝箭航天的朱雀三号完成首次整体试飞,引发全球关注,连马斯克都为之点赞。这次试飞结果相当亮眼:二级火箭成功进入预定轨道,一级火箭虽回收失败,但已顺利挺过回收过程中最惊心动魄的超音速再

  民营火箭公司蓝箭航天的朱雀三号完成首次整体试飞,引发全球关注,连马斯克都为之点赞。这次试飞结果相当亮眼:二级火箭成功进入预定轨道,一级火箭虽回收失败,但已顺利挺过回收过程中最惊心动魄的超音速再入气动滑行阶段——这本身就是一种突破。

  遥想SpaceX的猎鹰9号,早期也经历过多次失败,朱雀三号作为中国民营火箭的代表,初次亮相就有如此表现,已然不逊色于当年的猎鹰9号。

  从整体定位到技术设计,朱雀三号都展现出对标国际顶尖水平的实力,更蕴含着中国民营航天的后发优势。

  朱雀三号是蓝箭航天的集大成之作,目标明确——打造低成本、大运力、高频次的可重复使用火箭,这正是猎鹰9号的核心优势所在。

  虽然猎鹰9号作为目前最成熟的航班化火箭提供了不少借鉴,但朱雀三号的整体理念更具前瞻性。从构型来看,两者都是两级火箭,乍看大小相近,实则各有特点。

  朱雀三号分为两个版本:此次发射的基础型高度66米,后续改进型达76米,而猎鹰9号高度为70米,改进后的朱雀三号将比猎鹰9号更高。

  箭体直径上,朱雀三号基础型和改进型均为4.5米,猎鹰9号则是3.7米,朱雀三号在箭体尺寸上明显更大。

  尽管体型有差异,但两者属于同级火箭,核心原因是运力相仿。

  近地轨道一次性任务中,朱雀三号运力为21.3吨,猎鹰9号为22.8吨;回收任务里,朱雀三号航区回收(降落在陆地或海上回收区域,一级脱离后无需返回点火,推进剂消耗更少)运力18.3吨,返场回收(返回发射场地)运力12.5吨,而猎鹰9号航区回收运力约17.5吨,返场回收约15吨。

  需要说明的是,上述朱雀三号运力数据均为改进型号的目标值,这一水平已与猎鹰9号旗鼓相当。

  从动力系统看,朱雀三号现役发动机一级为天鹊12A、二级为天鹊15A,单台推力均为80多吨;猎鹰9号的Merlin-1D最新款推力也在80多吨,两者均采用“9+1”发动机布局(一级9台、二级1台真空版),现阶段起飞推力相近,都在750吨左右。

  但两者的潜力差异明显:Merlin-1D已优化至极限,很难大幅提升,而天鹊系列后续的12B和15B推力可进一步提升,仅天鹊12B推力就将达100吨,届时朱雀三号整箭起飞推力将达900吨,远超猎鹰9号。

  这里有个关键问题:为何推力更大的朱雀三号目标运力与猎鹰9号相近?答案在于箭体材料。朱雀三号采用不锈钢箭身,猎鹰9号则用传统铝合金。铝合金密度约2.7克/立方厘米,不锈钢密度在7.7-8克/立方厘米(不同类型差异不大),不锈钢箭体更重,需要更大推力才能实现相近运力。

  但不锈钢也有显著优势:成本低、制造简单,且耐热性强、更耐造。蓝箭航天选择不锈钢,正是看到其在未来大批量制造和航班化发射中的成本优势,即便牺牲部分推力效率也值得。

  燃料路线上,朱雀三号也占得后发优势。Merlin系列研发时液氧甲烷技术尚不成熟,SpaceX为求稳选择液氧煤油;而蓝箭航天受SpaceX启发,直接从零开始采用液氧甲烷路线。

  需要注意的是,天鹊系列发动机虽为液氧甲烷燃料,但采用燃气发生器循环(通过旁侧小燃烧室燃烧驱动涡轮,废气直接排向大气),与星舰猛禽发动机的全流量分级燃烧循环(两套涡轮泵分别驱动燃料剂和氧化剂,废气进入主燃烧室)技术复杂度不同,但朱雀三号的对标对象是猎鹰9号,而非星舰。

  与同样采用燃气发生器循环的Merlin-1D相比,天鹊系列优势明显:煤油燃料易积碳,给后期保养维护带来高要求;甲烷燃烧特性更优,可实现更好混合比和更大施压,推力提升空间显著。如今Merlin系列推力提升步伐已大幅放缓,仅能小幅度升级,从发动机角度看,朱雀三号长期潜力完胜猎鹰9号。

  可回收火箭的核心竞争力之一是回收次数。朱雀三号的目标是一级火箭回收不低于20次,而猎鹰9号实战记录已相当惊人,编号B1067的一级火箭更是创下31次回收纪录,朱雀三号要打破这一纪录难度不小,但在回收设计上有自己的巧思。

  两者均只回收一级火箭,且一级气动布局有相似之处:顶部都装有四个P型局部后掠栅格舵(钛合金材质),栅格舵作为关键气动部件,对火箭下落时的稳定性至关重要,猎鹰9号多年实践已验证该设计的实用性;着陆腿外罩的气动布局也大同小异。

  但朱雀三号有一处独特设计——一级箭体多了一对“翅膀”,学名“面对称边条翼”,而猎鹰9号一级箭体光滑无此结构。边条翼的作用是在大迎角飞行时为箭体提供升力,增加横向航程,让一级火箭返回时滑翔更远,从而节省推进剂,保障回收模式下的有效载荷。

  这一设计恰好弥补了不锈钢箭体干重较大的短板,减少推进剂消耗。同时,不锈钢箭体的耐热性优势,能在一定程度上避免猎鹰9号因铝合金设计需采用三段式点火避开高温区的复杂机动,进一步节省推进剂。这种边条翼设计在星舰(四个更大更宽的边条翼)和新格伦火箭上也有应用,可见其技术前瞻性。

  综合来看,朱雀三号在运载能力上与猎鹰9号平起平坐,技术理念却已实现超越,堪称“时代的猎鹰”。

  其发展速度同样令人瞩目:从整体布局技术方案敲定,到九机并联液氧甲烷动力系统集成,再到全自主不锈钢激光焊接产线、Powerlink实时以太网通信技术等,各环节都精准对标SpaceX且进展迅速。12月3日的首次飞行,任务完成度之高让全世界震撼,这正是马斯克点赞的原因。

  自2015年民营航天公司批量成立以来,短短10年时间,蓝箭航天已走在国内第一梯队,成为最像SpaceX的中国火箭公司。

  相信未来3-5年,中国民营火箭的航班化发射将成为现实,届时全球航天领域将再添一个能与SpaceX竞争的强劲对手,中国航天的商业化进程也将迈入全新阶段。

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