问题:可回收火箭要实现“多次飞、快速返、低成本”,首要瓶颈之一在主发动机。
与一次性运载火箭相比,可回收任务对发动机提出更严苛的长时稳定工作、多次起动与重复使用能力要求,尤其是一子级飞行阶段持续时间长、工况变化复杂,任何推力波动、燃烧不稳定或结构振动都可能放大为系统风险。
发动机能否在“全程覆盖”的时间窗口内保持可靠,是可回收火箭走向工程化应用的关键门槛。
原因:从行业发展看,商业航天快速发展带来高频发射需求,推动运载器向可复用与规模化制造演进。
发动机作为运载火箭“心脏”,不仅要追求推力、比冲等性能指标,更要在多轮点火、重复热循环与复杂载荷环境下保持一致性。
针栓式喷注器结构相对简洁、工况适应性强,有利于提升燃烧稳定性与可控性;轻质化高效率涡轮泵则关系到推进剂供给能力、整机重量与效率;多次起动技术直接决定回收任务中再点火、姿态控制及后续任务拓展能力。
上述关键技术成熟度的提升,正是推动发动机从“能点火、能工作”向“可重复、可批产”跨越的基础条件。
影响:记者3月13日从中科宇航获悉,该公司自主研制的110吨级力擎二号针栓式液氧煤油发动机近日再次圆满完成200秒长程试车。
至此,该发动机已完成5次长程试车,累计试车时长近千秒。
据介绍,此次试车累计工作时长420秒,单次最长工作时间达200秒,覆盖火箭一级飞行时间要求。
试车过程中主要参数表现平稳、燃烧过程稳定、振动量级较小,系统性考核了发动机长时间工作可靠性。
业内人士指出,长程热试相当于对发动机“耐力、稳定性与一致性”的综合检验,覆盖一级飞行时长意味着发动机距离工程化应用又迈进一步;在可回收火箭研制中,这一节点往往直接影响整箭试飞节奏与后续迭代效率。
对策:为支撑可靠性与经济性兼顾的工程目标,力擎二号发动机在关键部件与系统集成上采用多项优化设计。
例如,发动机阀门主密封采用金属密封技术,面向高温、频繁启停等使用场景提升耐久性;通过调节阀与开关阀的集成设计,实现推力自适应调节,减少组合件数量并降低发动机重量,有助于提升总体可靠性和制造装配效率。
中科宇航表示,当前试车结果标志着公司已全面掌握针栓喷注器、轻质化高效率涡轮泵以及多次起动等关键技术,发动机研制已进入可靠性鉴定试验阶段。
下一步将围绕一致性、寿命与可维护性等指标,继续开展覆盖全工况的验证与鉴定,为规模化生产建立更完善的数据与流程体系。
前景:据悉,力擎二号发动机后续将作为中科宇航可回收火箭“力箭二号”和“力箭二号重型”的主发动机。
随着试验从性能验证转向可靠性鉴定,发动机将更接近“可装箭、可交付、可批产”的工程状态,为可回收运载火箭形成稳定发射能力提供关键支撑。
业内分析认为,可回收技术的核心价值在于降低单次任务成本、缩短发射准备周期,并以更高的发射频次满足卫星互联网、遥感与深空探测等多元化需求。
未来,随着试验数据不断积累、制造体系逐步成熟,发动机研制将从单机突破走向体系能力建设,带动材料、加工工艺、检测标准与质量管理等上下游协同升级,并有望进一步推动我国商业航天发射服务能力向高可靠、低成本、快响应方向迈进。
从长征系列到可回收火箭,中国航天正以每年15%的研发投入增速向商业航天新赛道迈进。
力擎二号发动机的突破不仅填补了我国重复使用运载器的动力空白,更构建起"技术验证-产品定型-商业应用"的完整创新链。
在太空经济规模预计突破万亿的背景下,这样的核心技术创新或将重塑全球航天产业竞争格局。