问题——降低进入太空成本,关键在“可回收、可复用”。
近年来,全球航天发射需求持续增长,卫星互联网、遥感应用和深空探测带动运载能力与发射频次同步提升。
如何在确保安全可靠的前提下降低单次发射成本,成为商业航天竞争的核心议题。
运载火箭要实现回收复用,发动机不仅要“推得起”,还要“撑得住、控得准、能多次用”,并在多次启动、长时间工作和复杂工况切换中保持稳定,这对发动机总体设计、制造一致性与试验验证提出更高要求。
原因——发动机可靠性与可控性决定复用上限,喷注技术是关键环节。
液氧煤油发动机通过将燃料与氧化剂高效混合并燃烧产生推力,其中喷注器承担着“定量、雾化、混合、分布”的核心功能,直接影响燃烧效率、稳定性与推力调节能力。
传统喷注器方案结构复杂、加工与装配要求高,若要兼顾大推力与推力调节范围,往往需要更复杂的设计与更严苛的制造控制。
针栓式喷注器通过在喷注器中心设置针栓结构,改变流道与喷射形态,可用相对简洁的构型实现混合比与推力的有效调节,从工程路径上为“可靠复用、降低成本”提供了可行方案。
影响——长程试车验证“持续工作+多次点火”,为工程化应用提供关键数据支撑。
3月12日,中科宇航研发的110吨级针栓式发动机“力擎二号”完成长程试车,试验采用三次点火方式进行,其中两次持续工作约200秒、一次约20秒,累计达420秒。
业内人士指出,约200秒的持续工作时间覆盖了运载火箭一级发动机典型工作时长,此次试验以接近实际飞行的时间尺度对发动机热力与结构承载、燃烧稳定性、控制响应以及多次启动过程进行综合检验,相当于对“一级动力段”进行一次完整的地面模拟考核。
长程、重复点火试验的完成,有助于发现并固化关键工艺窗口,提升产品一致性与工程可靠性,为后续整机集成、飞行验证和批量化生产奠定基础。
对策——以“可调、简、轻”为导向优化设计链条,推动从试验件走向工程型产品。
围绕可重复使用目标,发动机需要在可维护性、可检测性与可更换性方面形成体系化设计。
针栓式喷注器的优势在于:其一,推力具备较大范围的调节潜力,可通过针栓位移与流量分配调控混合比,利于满足回收段的姿态与轨迹控制需求;其二,结构相对简化,减少复杂零件与装配环节,有望降低制造成本并提升一致性;其三,构型更轻,有利于提高运载效率,扩大有效载荷能力。
下一步,需要在更复杂的地面验证中进一步覆盖节流、关机、再启动、极限工况与重复循环等场景,同时完善质量控制与供应链体系,形成“设计—制造—试验—复用评估”闭环,提升从单台性能到批次稳定的工程化能力。
前景——面向商业发射高频化,重复使用主发动机有望成为成本下降的“拐点技术”。
随着我国商业航天进入规模化发展阶段,发射服务将从“单次任务交付”向“高频、稳定、可预期”演进,运载火箭的综合成本结构也将从材料与制造主导转向“复用次数、周转效率、维护成本”主导。
按企业规划,“力擎二号”将作为力箭二号回收状态的主发动机,并承担力箭二号重型运载火箭的主发动机任务。
业内认为,若后续试验与飞行验证进展顺利,针栓式发动机在推力调节、结构简化与成本控制方面的综合优势,将对我国可回收复用火箭的工程化落地形成支撑,并推动商业航天动力系统形成更具竞争力的产品谱系,为更高密度的发射需求提供动力保障。
火箭发动机的每一次点火试验,都是人类向太空延伸触角的一次预演。
力擎二号的成功试车,折射出的不仅是一项具体技术的成熟,更是中国商业航天在核心动力领域自主创新能力的持续积累。
降低进入太空的门槛,从来不是一蹴而就的工程,而是无数次点火、熄火、再点火之后,才能换来的厚积薄发。
这条路,中国正走得越来越稳。