火箭民企星河动力宣布完成燃气发生器热试车,欲打造中国“猎鹰9号”

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火箭民企星河动力宣布完成燃气发生器热试车,欲打造中国“猎鹰9号”
麻省理工科技评论 2019-07-10

2019-07-10

2019 年 7 月 6 日,中国民营火箭公司星河动力宣布,“智神星”重复使用中型液体运载火箭研制取得重要进展,该型火箭的主动力—— 40 吨级重复使用液氧/煤油发动机成功完成了燃气发生器地面热试车。
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2019 年 7 月 6 日,中国民营火箭公司星河动力宣布,“智神星”重复使用中型液体运载火箭研制取得重要进展,该型火箭的主动力—— 40 吨级重复使用液氧/煤油发动机成功完成了燃气发生器地面热试车。

2019 年 7 月 6 日,中国民营火箭公司星河动力宣布,“智神星”重复使用中型液体运载火箭研制取得重要进展,该型火箭的主动力—— 40 吨级重复使用液氧/煤油发动机成功完成了燃气发生器地面热试车。

燃气发生器是重复使用液氧/煤油发动机的核心组件之一,将发动机 4% 左右推进剂以富燃状态组织燃烧,喷出高温、高压燃气(烟气),为发动机涡轮泵提供做功介质。

图|星河动力的多回流涡异形燃气发生器(来源:星河动力)

星河动力表示,这次试验共开展 7 次点火试车,累计试车时间 380 秒,单次最长工作时间 100 秒,试验的推进剂流量范围 3.2kg/s-7.8kg/s ,混合比范围 0.3-0.5 ,室压范围 4MPa-8MPa ,覆盖了发动机 4:1 深度变推的全部工况范围。

试验数据初步分析表明:燃气发生器启动、关机正常,试验数据与预调值吻合,出口火焰稳定;试验最大特征速度效率接近 100%,出口燃气温度均匀性 ≤±28℃,无启动温度峰,室压脉动 ≤±3%,轴向、径向和切向综合加速度 ≤30g,试验后产品完好,取得成功。

此外,星河动力表示团队设计的“多回流涡异形燃气发生器”具有多处创新,包括自主研发了传热、燃烧一体化计算仿真软件,优化了低温液氧和常温煤油撞击雾化参数,通过上百组互击式喷嘴和边区膜冷设计,形成高效的雾化混合效果;设计了独特的扰流环,使发生器内部形成多个回流区以提升混合与燃烧效率等。

此次燃气发生器地面热试车,验证了燃气发生器方案,确定了产品技术状态,测试的产品将直接用于后续的燃气发生器和涡轮泵半系统联试以及发动机全系统试车,加速了液体火箭研制进程。

星河动力表示,在可重复使用的液氧/煤油火箭方面,“智神星”火箭在中国还是第一款,世界范围内也仅次于 SpaceX 的猎鹰 9 号,因此星河动力也将“智神星”称为中国版“猎鹰 9 号”。

图|“智神星”液体运载火箭(来源:星河动力)

自 2018 年 12 月该款火箭主发动机研制启动以来,该型发动机已完成了燃气发生器、涡轮泵和推力室全部设计。星河动力向 DeepTech 透露,后续的计划包括: 9 月进行涡轮泵冷试车, 10 月进行涡轮泵-燃气发生器联合试验, 11 月进行推力室热试车,并在 12 月完成全系统试车。

在飞行方面,星河动力向 DeepTech 表示,公司计划在 2022 年实现“智神星”不回收首飞, 2023 年完成回收试验,并在 2024 年实现多次回收。不过,这款火箭的发动机在设计阶段就已考虑了重复使用的需求,并在本次试验中得到体现。

图|梅林发动机试车图(来源:星河动力)

在可回收火箭领域,由马斯克创办并提供资金支持的 SpaceX ,经过 10 年的研发和试验才实现了猎鹰 9 号一级火箭回收,以接近孤注一掷的做法走出了一条明朗的道路。目前可回收火箭已经被广泛认为是能够大幅降低火箭发射成本的技术路线。

但在中国商业航天的发展环境下,没有富豪掏钱,也缺少 NASA 这样的机构能够给予资金、技术支持,民营火箭公司难以复制 SpaceX 的发展道路。

公开资料显示,星河动力成立于 2018 年 2 月,星河动力副总裁夏东坤表示,目前公司有两个主要定位,分别为火箭发动机供应商和商业火箭发射服务商。简单来说,就是既发火箭也卖发动机。

2019 年 4 月,该公司宣布已经在 1 月完成了近亿元“天使+”轮融资,投资方为安芙兰资本、科鑫资本和新势能资本。

与 SpaceX 、贝索斯支持的蓝色起源相比,依靠外界融资前行的中国火箭初创更需要考虑航天产业中的商业因素,在公司成立早期开始就要紧贴市场需求。

星河动力表示,公司也因此选择“固液并举”的模式,即研发固体火箭的同时,也开始液体火箭发动机的研制工作。

固体火箭的研发周期较短,约为 1.5-2 年,资金投入为 1 亿元左右。液体火箭的研发周期则需要 3-4 年以上。

星河动力创始人兼 CEO 刘百奇在接受 DeepTech 采访时认为,固体火箭及发动机能够让公司更快产生收入,再靠自身的现金和融资推进后续包括可回收火箭的研制是一条更好的路径。

他表示,公司的固体火箭“谷神星”的一级发动机已于 2018 年 11 月完成试车,计划今年 8 月试车二级固体发动机, 9 月试车三级固体发动机,争取在 2020 年 3 月完成固体火箭首飞。

“一步一步往前走是民营火箭公司的统一节奏。”刘百奇表示,将赚来的钱,投入到研发当中,在技术和市场需求的平衡中找好公司发展的节奏,“跑得过快”不一定是好事,刘百奇说。


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