這幾天,國內一家民營企業藍箭航天成產的一款天鵲80噸液氧甲烷火箭發動機成功試車登上了各大行業頭條,成為中國航天領域的一次大事件。這臺發動機是世界上第三臺大推力液氧甲烷發動機,也是亞洲和國內的首臺。

如果放眼國際,目前只有SpaceX的猛禽發動機和藍色起源的New Glenn主力火箭的發動機BE-4是大推力的液氧甲烷發動機。天鵲是目前與國際私營航天企業在液體火箭動力上研製方向一致的發動機。

對比1:燃料選擇

SpaceX獵鷹系列火箭由於吸收了NASA的低成本液氧煤油發動機FASTRAC項目技術和人員,因而採用梅林系列液氧煤油發動機。但是更大的火箭BFR項目則選了液氧甲烷這個燃料組合的猛禽發動機。因為甲烷燃料不容易結焦,簡化了回收火箭的檢修清理工作,比沖也略高於煤油火箭。

猛禽的真空比沖達到了380秒,遠遠超過梅林系列任何型號。當然BFR和獵鷹系列一樣都是完全可回收復用的。

藍色起源在成功開發了BE-3液氫液氧發動機,成功發射並回收了由BE-3驅動的New Shepard號火箭,積攢了一定這種燃料組合的工程經驗。而後,藍色起源New Glenn主力火箭的發動機BE-4則轉而使用液氧甲烷這個燃料組合,看中液氧甲烷燃料在大推力火箭中的優勢。

從成本控制角度。固體發動機由於製造工藝和固體燃料限制,成本壓縮潛力很小,回收價值也不如液體發動機高。美國太空梭的固體助推器在發射後可被回收,但也只是部分零件翻新再用,成本比再造全新的助推器低不了太多。對於先驅航天創業企業來講,在技術路徑選擇方面,目前液氧甲烷發動機是低成本運載火箭一級動力的最佳選擇。

80噸液氧甲烷發動機天鵲,是藍箭航天朱雀二號的一級火箭發動機。適中的單臺推力和尺寸能保障設計、製造和測試中的低成本。天鵲不僅可以為小火箭提供動力,還可以多臺並聯為大型火箭提供動力。

除了中國和美國以外,歐航局和阿麗亞娜集團也在積極開發低成本火箭發動機普羅米修斯號。

對比2:循環選擇

SpaceX的猛禽發動機選擇了最有野心的全流量分級燃燒循環,所有的燃料和氧氣都會進行預先燃燒,富氧的燃氣和富燃料的燃氣各自推動一側渦輪,再由渦輪驅動氧泵和燃料泵。這也是世界上第一個應用全流量分級燃燒循環的火箭發動機型號。

相較非全流量分級燃燒循環,應用此種循環的燃氣溫度更低但是流量更大,渦輪的功率也就可以更高,同時壽命還長。更大的渦輪功率可以推動更強大的泵,也就可以達到更高的燃燒室壓力,提高了發動機比沖。更由於渦輪工作溫度低,壽命長,整個發動機的重複使用次數可以更多,降低了單次發射成本。但是應用此種循環的發動機兩個預燃燒室極容易出現燃燒不穩定情況,對燃燒室設計提出了極高挑戰。

藍色起源的BE-4發動機的設計相比較猛禽更為保守一些,選擇了非全流量分級燃燒循環。實現的燃燒室壓力只有猛禽的不到一半,但是這種技術選擇也有著自己的優勢,更低的研發製造成本,更低的風險。

不同於SpaceX和藍色起源,藍箭的「天鵲」發動機選擇了開式的燃氣發生器循環,其一部分燃料和氧氣在燃氣發生器中燃燒推動渦輪,渦輪再驅動燃料泵和氧泵。而工作後的這部分燃氣直接被當作廢氣排掉,並不產生推力。雖然一部分燃料在循環中被浪費掉沒有參與推進工作,但是這種循環的發動機在研發中由於各個模塊互相牽製作用小,研發的迭代更容易收斂,也很符合低成本商業航天的產品定位。而這種循環雖說不如分級燃燒循環高效,但是因為它的低成本和低風險,在運載火箭也很常見,歐洲主力運載火箭阿里亞娜5號的氫氧發動機火神2號也採用了這個循環。

對比3:研發週期

SpaceX在2009年時第一次公開討論猛禽發動機,創始人馬斯克在2012年第一次公佈這個計劃,2016年猛禽的原型機便進行了第一次點火試車。

藍色起源在2011年開始開發BE-4發動機,2017年才完成了第一臺發動機的裝配並於同年進行點火試車。

藍箭航天成立於2015年,「天鵲」的研發開始於2017年,兩年後便進行了整機點火測試。藍箭航天一直瞄準液體火箭動力領域,是目前國內首第一家自建製造基地和液體火箭動力團隊企業。裝配了「天鵲」的朱雀二號運載火箭計劃在2020年首飛。

「天鵲」的成功試車,算是國內航天領域大推力液氧甲烷火箭發動機的一個零突破。雖然液氧甲烷燃料作為未來液體火箭動力燃料成為一種趨勢,但國內對於這個燃料組合的研究嘗試不算多。天鵲在液氧甲烷發動機從設計、製造、測試全套流程產業鏈流程打通上,能夠幫助打開中國商業航天對於液氧甲烷液體動力的自主研發生產的通道,帶領更多企業機構投入這個領域的研發和生產。

火箭作為推進器,以燃料驅動的發動機就像是火箭的心臟。從商業角度上講,未來國內商業航天不管是通訊星座、科研用空間實驗室等等航天器都將有越來越多的發射需求,低成本的商業火箭都非常關鍵。天鵲的成功試車在某種程度上能提振了國內商業航天的行業信心。

雖然對比國際,SpaceX和藍色起源尚可望不可及,但對於商業航天才剛剛起步的中國來講,追趕之路還需腳踏實地。

最後附上「天鵲」第一次試車視頻:

藍箭航天「天鵲」發動機試車

因為甲烷機就是香啊(甲烷機的指標、性能參數很多答主已經科普過,這裡就不再贅述)。

我從這機子還在生產燃氣發生器的時候開始關注,他們隔段時間發個新零件消息,期間還有推力室短噴管試車,最後終於是整機試車。

在國內友商紛紛打固體二踢腳的時候憋了個80噸級的甲烷機出來,並且試車居然沒爆炸證明瞭這玩意至少有能用的潛力(之後還要看長程試車的結果)。這成績是可見可摸的。

(圖片來自藍箭)

作為工科宅,當然是樂見國內這種東西越多越好,之後就看看他們如何射火箭了,希望到時候多請兩個美工把視頻照片整帥點。

工程技術人員受的不公正待遇太多了,希望藍箭工程師能夠早日把衛星打入軌,給那些滿眼只盯著投資畫餅的傢伙一個耳光。


先問是不是,兩個關鍵詞——「試車成功」和「極大關注」,真是強行定義了成功和關注。無意回答提問,我忍不住發表一下個人見解,講講我對這個事和這個公司的看法。

先拋觀點:取得成績不容易,切忌水吹敗人品。

1)為什麼說是強行定義:除了20s的多角度視頻和滿世界自我標榜世界第三的公關文,再無其他內容。如此急迫的宣告,肯定不是技術人員的意見。因為張小平們清楚,遍翻史冊,不提工況,不覆蓋使用時間,僅僅是20s沒炸就敢昭告天下試車成功,僅此一例;

2)既然這不是技術人員的意見,那麼是誰這麼low,是誰亟不可待的要引起極大關注,聯想一下半年前「火箭豎起來就已經成功了」的言論,一上來就重資產運作的操作,以及20s後就此打住開始瘋狂的融資宣傳的種種,不難看出,該公司的公關宣傳能力更在其技術實力之上,技術只是配合的手段,對資本的渴求才是源自內心;

3)雖然吐槽了這麼多,但是我從內心裡還是比較佩服藍箭目前的成績的,兩年多的時間,又要挖人,又得找錢,效率確實比六院高出不少,取得今天的階段性成果不容易。但是後面的路還很長,從這個公司過往的言行,我又時常害怕這些成績會埋沒於資本的貪婪與短視,若是最終淪為某些組織斂財的手段,不僅害了一眾富有情懷的技術人員,也坑害了這個行業,萬望踏實前行!


天鵲發動機應該對標的是梅林1D,採用燃氣發生器的開式循環,好處大概是便於控制流量,有利於回收時的控制。畢竟SPACEX已經趟過的路,我們能抄多少就抄多少唄。

我個人很希望看到小天鵲早日飛天。


從目前的回答數來看達不到題主所說的「受到極大關注」。。。。。。。。。。。。。。。


中國液氧甲烷機?

看看!

燃氣發生器循環?

告辭.


看了一些報道,似乎高估了這個發動機。

之所以液氧甲烷發動機受關注,那是因為spacex、藍源在搞,藍箭這麼一搞,彷彿就可以對標前述兩家了。但是看這發動機的模樣,應該是燃氣發生器循環吧。

甲烷發動機的目的很簡單:復用。如果不復用,甲烷發動機不會比煤油機好多少。

問題是國內目前有復用需求嗎?前幾年看起來還有些苗頭,但是spacex都回收成功3年半,復用發射成功2年多了,國內還沒有什麼苗頭,連煤油機都沒什麼用武之地,何況甲烷機呢?

長遠來說,這個發動機點火成功是好事,但是短期內不會有什麼大作用。


哪裡關注大了,很明顯官方在不剩餘力減小這種事情的關注度來掩飾自己近幾年幾乎沒有突破的尷尬吧。

不然為什麼知乎上關於藍箭的討論只有了了數字?


以前看過一個創業的電視節目,不說名字了,反正就是邀請國內幾位極為牛逼的網路大佬,同時也是風投行業的風雲人物,對創業年輕人的項目進行投資,其中有什麼 內幕我不得而知。但其中有一期讓我印象深刻,有一個年輕人說自己要做中國的馬克思,要做中國商業航天,他們已經籠絡了很多有夢想、有專業的航空航天人才和宏偉的商業計劃。

結果可想而知,被人無視忽略甚至鄙視甚至恥笑。

我不是想說中國人不相信夢想之類的,我只想說,這個時代真的給了我們可以去實現自己夢想的條件,為什麼不可以。


B 站搜藍箭航天有試車視頻,還有他們的官方號,不謝


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