9月11日12時00分,藍箭航天自主研發(fā)的朱雀三號VTVL-1可重復使用垂直起降回收試驗箭,在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的藍箭航天液氧甲烷火箭發(fā)射工位,圓滿了完成10公里級的垂直起降返回飛行試驗。
這是國內(nèi)首次實現(xiàn)垂直起降返回火箭空中二次點火、跨音速大動壓環(huán)境下“柵格舵-冷氣姿控-發(fā)動機”聯(lián)合制導控制、高空風實時風修技術工程化應用等技術驗證。
它標志著,中國商業(yè)航天在可重復使用運載火箭技術上取得重大突破,為將來實現(xiàn)大運力、低成本、高頻次、可重復使用的航天發(fā)射邁出了關鍵性的一步。
本次試驗中,朱雀三號VTVL-1試驗箭空中飛行總時間為200.7秒,經(jīng)歷了上升、發(fā)動機關機、無動力滑行、發(fā)動機空中二次起動、軟著陸的過程。
其中,起飛后約113秒發(fā)動機第一次關機,火箭依靠慣性,繼續(xù)飛行至距地面高度10002米的高點。
為抵消36米/秒的高空橫風干擾,火箭依靠高空風修正、柵格舵、冷氣姿控來穩(wěn)定飛行姿態(tài)。
無動力滑行約40秒后,火箭高度降至4.64公里,速度達到0.8馬赫,發(fā)動機100%工況二次點火。
火箭隨即進入著陸減速段,并通過在線制導控制算法,調(diào)節(jié)發(fā)動機推力和飛行狀態(tài),引導箭體在距離發(fā)射工位約3.2公里的回收場坪實現(xiàn)軟著陸。
著陸位置中心點距離回收場坪中心位置1.7米,著陸垂直速度-1.65米/秒,著陸姿態(tài)角偏差為0.3°,各項指標均滿足預期設計,達到國內(nèi)領先水平。
今年1月,朱雀三號VTVL-1驗證箭完成了百米級垂直起降飛行試驗,行時間約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°,滾動角約4.4°,火箭著陸平穩(wěn),落點準確,狀態(tài)良好,試驗任務取得圓滿成功。
新一次任務實現(xiàn)的驗證成果如下:
1、
采用國內(nèi)推力大的入軌級液氧甲烷發(fā)動機,首次在國內(nèi)驗證發(fā)動機一次關機后小過載段的推進劑管理技術,驗證重復使用火箭發(fā)動機空中二次起動能力。
考核垂直返回狀態(tài)下動力系統(tǒng)關鍵動作歷經(jīng)的環(huán)境過程,更加貼近重復使用火箭一子級回收過程的實際工況,從而全面驗證朱雀三號可重復使用火箭動力系統(tǒng)關鍵技術。
2
成功驗證重復使用火箭發(fā)動機搖擺+冷氣姿控RCS+柵格舵的聯(lián)合控制方法,進一步驗證火箭在高空高速大動壓狀態(tài)下的精準制導與控制算法,為朱雀三號可重復使用火箭制導控制關鍵技術的研究和驗證提供了重要數(shù)據(jù)支撐。
3
沿用原執(zhí)行百米級飛行試驗任務的試驗箭,驗證可重復使用能力。
通過對試驗箭在第一次飛行之后狀態(tài)復檢和本次飛行試驗的圓滿成功,實際驗證了不銹鋼箭體結構、發(fā)動機和箭載航電設備等在重復使用條件下的性能表現(xiàn),積累了關于可重復使用火箭檢查、維護方面的充分經(jīng)驗,對提高朱雀三號可靠性和復飛效率具有重要意義。
4
采用射前實時風修正技術方案,利用射前24h內(nèi)三次高空風實測數(shù)據(jù),快速開展彈道、制導和控制專業(yè)諸元計算和仿真驗證。
這項技術實時性強,工程化應用能夠有效提高火箭對發(fā)射環(huán)境條件的適應能力,可使朱雀三號火箭在滿足發(fā)射概率的情況下,降低結構載荷設計,實現(xiàn)更高的運載效率和運載能力。
朱雀三號(ZQ-3)是藍箭航天的下一代可重復使用液氧甲烷運載火箭,也是中國首款不銹鋼液體運載火箭。
箭體直徑4.5米,整流罩直徑5.2米,全箭總長76.6米,起飛質(zhì)量約660噸,起飛推力約900噸,采用藍箭航天自主研制的80噸級天鵲系列液氧甲烷發(fā)動機。
朱雀三號一子級設計復用次數(shù)不少于20次,一次性使用任務的低軌運載能力可達21.3噸,航區(qū)回收任務為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。
朱雀三號已于今年初完成方案階段轉初樣階段工作,全面開展初樣階段各系統(tǒng)產(chǎn)品研制,計劃2025年首飛,2026年實現(xiàn)一子級回收復用。
朱雀三號VTVL-1試驗箭是以全尺寸發(fā)動機構建的工程樣機,為單級液氧甲烷火箭,采用與朱雀三號火箭一致的高強度不銹鋼箭體結構。
驗證箭直徑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)。
搭載一臺已實現(xiàn)連續(xù)入軌飛行驗證、與朱雀三號火箭同型的80噸級天鵲-12(TQ-12)改進型液氧甲烷發(fā)動機,具備正交雙擺、45-111%變推力調(diào)節(jié)和多次點火能力。
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