简述全球四枚入轨级甲烷火箭:朱雀二号率先上天,憾未能击败美国

朱雀二号首飞

2022年12月14日16:30,北京蓝箭空间科技有限公司(蓝箭航天)的朱雀二号遥一火箭,在酒泉卫星发射中心96号工位点火升空,执行民营商业新型运载火箭首次飞行试验任务。火箭一级、二级主机飞行正常,二级游机工作异常,发射任务失利。具体原因正在进一步分析排查。

算上咱们朱雀二号,全球一共有四枚计划在近期首飞的液氧甲烷火箭,美国占了三枚,分别是Space X的星箭、相对论的人族1号和蓝色起源的新格伦,下文会分别简单介绍一下情况和最新进展。朱雀二号首飞,距离成功仅一步之差,未能击败美国,夺下“全球首枚入轨液氧甲烷火箭”的桂冠,实在非常遗憾。

蓝箭航天

朱雀二号

蓝箭航天是国内第一家成立的民营航天企业,同时也是第一家发射火箭的民企。2018年10月27日,由蓝箭航天全自主研发的三级固体火箭朱雀一号(朱雀·南太湖号)在酒泉卫星发射中心搭载微小卫星“未来号”发射升空。遗憾的是,一二级火箭分离和整流罩分离都没有问题,但由于三级在飞行过程中出现异常,载荷最终未能入轨。

朱雀一号发射

朱雀一号属于小型固体火箭,总长19米,箭体直径1.35米,起飞重量27吨,起飞推力45吨,近地轨道(LEO)运力300kg,太阳同步轨道(S S O)运力200kg,主打微小(纳)卫星发射市场。虽然首飞失利,但开创了中国民营火箭的先河。

朱雀一号

蓝箭航天非常有魄力,在朱雀一号首飞之前的17年9月,正式立项了朱雀二号运载火箭,是我国首款采用全液氧甲烷发动机动力的火箭型号,“天鹊”甲烷机的研发也迅速提上日程。朱雀一号首飞失败后,蓝箭航天并没有气馁,而是果断放弃固火,把全部精力集中在朱雀二号的研制上,原计划2020年首飞,但由于各种原因,推迟到了今天。蛰伏5年,朱雀二号终于一飞冲天,可惜天不遂人愿,首飞失利。

朱雀二号

朱雀二号是两级液氧甲烷火箭,整体设计借鉴了长征二号系列,全箭总长49.5米,箭体直径3.35米,起飞推力268吨,起飞质量216吨。关于箭体材料,蓝箭航天明确表示,暂时不追求铝锂合金和碳钎维复合材料,先使用普通铝合金造箭,后期将视情况而变。动力方面,一级采用4台80吨级的“天鹊-12”液氧甲烷发动机,这是目前全球推力第三的甲烷机。二级则采用1台“天鹊-12”主发动机和1台“天鹊-11”甲烷机(4喷口)作为游机,外观和动力组合方案参照长四甲二级。首飞失败正是出在“天鹊-11”身上。

朱雀二号发动机布局

二级游机工作异常,是首飞失败的原因

长四甲二级

运力方面,LEO 4-6吨,1100公里SSO 2.2吨,500公里SSO 4吨,绝对是民企的中的一哥,国家队里的现役主力长二丁、长二丙和长四丙,都不是朱雀二号的对手。蓝箭航天这当家火箭的定位是明确,主打小卫星星座组网,对标大洋彼岸的老马家。最大6吨的LEO,对于300kg的小卫星,一发打个一箭15星没问题。据悉,朱雀二号已经拿了至少五发订单。

朱雀二号基本参数

朱雀二号绝对是“民企一哥”

蓝箭航天在酒泉发射场有自己的专属工位,于2020年9月开始建造,占地20000平方米,采用三平设计+牵引释放+起竖臂,一边一个避雷塔,老美风格。根据国外高分遥感影像,该发射工位大概位于酒泉发射场主体的西南方约6公里处。工位的西北方约3公里处为星箭测试厂房及一些配套设施。三平设计可以极大简化发射场流程,毕竟三垂成本太高了。

蓝家航天酒泉工位/厂房卫星图

美国的三枚待发甲烷箭

老马家的星箭一直非常高调,想必不怎么关注航天的朋友也都听过,卖点是全球史上最大火箭,这里就不详述了。截至目前,S24/B7仍然是首飞组合,已完成数次堆叠,二级S24完成了6台猛禽2发动机的静态点火测试,但一级B7目前最多只完成14台的静点(按照计划,首飞前至少要完成一次33台发动机的同时静点)。然而,几次测试都是问题不断,箭体和发射架也受到一定程度的损伤,B7回厂检修近两周,暂时没有再次推出来的计划。所以,按照目前进度,星箭本月的入轨首飞尝试,已经没有可能进行了;

B7静态点火测试

星箭发射想象图

人族1号(Terran 1)是由老美私企相对论太空公司公司研发的一款小型二级火箭,全箭大量采用3D打印工艺,构型是老马家猎9的微缩版。一级9台Aeon 1甲烷机并联,单台推力11.52吨,整流罩最大直径3.4米,最大LEO运力1.25吨。虽然前段时间已经相继完成一级多次静态点火和一二级整合,目前也已经起竖作射前测试,但由于卡角今年的发射档期已满,首飞推迟到明年第一季度;

人族一号

朱雀二号 vs 人族1号

蓝色起源的新格伦,也算是鸽王之一了,首飞已经推迟了七八次,最新时间是2023年,目前连完整的箭体都没看着。光头的做事风格和老马相反,一个字慢,BE-4甲烷机磨了N年洋工,仅交付了两台,首枚一级箭体刚刚完工。不过,光头家拥有唯一可以称道的地方:采用分级燃烧的BE-4是目前全球最大推力甲烷机,250吨的地推,确实比老马家目前的猛禽2还高。一级7台并联,1750吨的起飞推力,可以将45吨载荷送入低轨。

新格伦一级箭体

新格伦和BE-4甲烷机

写在最后

虽然朱雀二号首飞未能一举击败美国三个对手,但星箭组合体的飞行高度最高到达400公里,只因游机工作异常,未能提供足够的速度增量,造成入轨失败,一二级主发动机“天鹊-12”在飞行全过程中经受住了考验,这也是全球真正意义上,首次上天的液氧甲烷发动机,是能让无数航天科研人员振奋人心的大事!蓝箭航天好样的!

“天雀-12”甲烷机

蓝箭航天消息,11月,第二枚朱雀二号的主要部组件已经齐套,并在浙江嘉兴厂房开始总装工作。首飞失利的最坏情况,想必蓝箭已经做好了预案。首飞箭还未上天,第二枚火箭已在准备中,颇有大洋彼岸老马家不怕失败的作风,期待蓝箭在归零速度上,也能创下最快纪录。

朱雀二号遥二

不经风雨,怎见彩虹,期待明年,神鸟能成功一飞冲天!

看好朱雀二号,加油!

(本文所有图片均来自网络)

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页面更新:2024-06-14

标签:甲烷   朱雀   酒泉   火箭   液氧   发射场   运力   推力   美国   航天   发动机   全球

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