藍箭航天：研制并發射全球首枚液氧甲烷火箭

2015年6月，藍箭航天正式成立。十年來，藍箭航天已成為目前國內唯一形成“研發、制造、測試、發射”全鏈條能力建設和布局的民商火箭公司。6月18日，記者隨“活力中國調研行”北京市主題采訪活動來到北京經濟技術開發區，探訪藍箭航天。

打開液氧甲烷時代的大門

2023年7月12日，“朱雀二號”遙二運載火箭在我國酒泉衛星發射中心發射，按程序完成了飛行任務，發射任務獲得圓滿成功。至此，“朱雀二號”遙二運載火箭成為全球首款成功入軌的液氧甲烷運載火箭，填補了國內空白。

朱雀二號改進型遙二。藍箭航天供圖

藍箭航天成立之初，就在考慮要選擇哪種燃料組合作為未來商業火箭的推進劑。相比航天煤油，甲烷可以工業化大批量生產、價格便宜，其液態時的溫度與液氧接近，使用維護要求也相近。

另外，他們還意識到，甲烷燃燒產物潔凈，無積炭，發動機使用后無需清洗，重復使用場景下對發動機的維護保養比液氧/煤油要更方便。因此，藍箭航天認為，甲烷是一種非常適合商業火箭使用的推進劑。

2017年，藍箭航天將液氧/甲烷確定為自研液體運載火箭“朱雀二號”的推進劑。在他們自己看來，這是一個大膽而又理性的選擇。

實際上，液體運載火箭已經發展了一百多年。早在20世紀30年代，德國就試驗了世界上第一臺液氧/甲烷發動機，開創了液氧/甲烷發動機探索研究的歷史。不過，要完美實現液氧/甲烷這種推進劑組合，并非易事，這其中涉及一系列復雜的工程問題。

例如，甲烷進入發動機時，溫度必須匹配好。若-161℃的甲烷遇到20℃的發動機金屬結構，大量氣化產生氣泡，將影響發動機運作。為解決難題，藍箭航天工程師在發動機起動前，用低溫的甲烷浸泡發動機渦輪泵內腔和管路，并維持一定的流動，將升溫后的甲烷和氣泡帶走，最終使發動機的結構降溫到與甲烷接近的溫度。

藍箭航天副總裁張靜茹告訴記者，液氧/甲烷推進劑由于其積炭少、可長期貯存、成本低、無污染、重復性好等優點，已成為未來可重復使用運載器的最佳動力選擇。

朱雀三號火箭或實現“航班化運營”

據了解，藍箭航天自研的“天鵲”80噸級液氧甲烷火箭發動機（TQ-12），是國內首臺民營企業研制的大推力液氧甲烷發動機，也是我國目前推力最大的雙低溫液體火箭發動機，推力水平在液氧甲烷火箭發動機技術產品中達世界第三、亞洲第一。

張靜茹介紹，TQ-12多項自主技術屬于國內首創，已突破液氧甲烷高效高穩定性燃燒、大型噴管激光焊接、高效率低溫泵、渦輪泵流體動壓密封、高精度高壓低溫調節器、雙低溫發動機泵后搖擺、推進劑過冷等十余項關鍵技術。

2022年，在TQ-12的基礎上，藍箭航天研發了“天鵲”80噸級液氧甲烷火箭發動機改進型（TQ-12A）。這款發動機有效增強了“朱雀”系列運載火箭各類任務軌道衛星的發射能力，并為子級回收需求及可重復使用提供了基礎技術保障。

目前國內推力最大的真空型液氧甲烷發動機是天鵲15A（TQ-15A）。TQ-15A于2021年2月立項并啟動研制，在充分集成TQ-12技術的基礎上，通過增加調節閥、提高推力室面積比、副路燃氣引入推力室等設計優化及改進，發動機真空推力提高11.8%，真空比沖提高126m/s，設計工況調節范圍60%~100%，并具備多次起動能力。

去年4月，藍箭航天的湖州熱試中心創造了TQ-15A單臺發動機一天六試的點火試車紀錄。試車效率的提升，為液氧甲烷發動機的重復使用積累了快速處理方案，也為發動機批量生產交付提供了強大支撐。同年，藍箭航天榮獲國家科技進步獎，這是國內民商火箭公司首度在國家最高級別的科技獎勵中嶄露頭角。

朱雀三號火箭是中國首款不銹鋼液體運載火箭，其貯箱結構采用高強度不銹鋼材料，在材料選型、結構形式、焊接工藝與生產設備方面均具有高度的原創性，計劃于2025年首飛。記者了解到，朱雀三號火箭一級發動機在火箭回收后可不下箭檢查，加注完成即可再次飛行，實現真正的“航班化運營”，發射成本相較一次性使用火箭可降低80%-90%。

新京報記者 張建林

編輯 白爽 校對 李立軍