民营火箭自研发动机成功点火试车

前几天，马斯克将送日本亿万富豪上月球的新闻在网上刷屏。在国内，一家总部、研发基地位于北京的民营航天企业也为中国民营火箭飞天梦迈出了一大步。9月27日，蓝箭航天自主研发的国内首台80吨液氧甲烷发动机天鹊(TQ-12)短喷管推力室在其湖州自主建设的试车台进行了短程点火试车并取得成功。这意味着，全国首个民营热试车台正式投入使用。
“大家伙”核心能力获验证
伴随着轰隆隆的爆炸声，一道15米长的蓝色火焰从发动机尾部喷出，成功点火，山坳里腾起蘑菇云般的尘土。20秒钟后，响声停止，山坳对面的观景台上爆发出热烈的掌声。这是在浙江湖州蓝箭火箭发动机的推力室进行点火试车的场景。
这意味着，蓝箭已经具备研发、生产、冷试、热试大吨位液体火箭发动机这个“大家伙”的全方位核心能力。
此次点火试验是国内首个民营大推力液氧甲烷推力室试车，其任务是加快验证“天鹊”(TQ-12)推力室的核心技术，开启“天鹊”(TQ-12)发动机以及“朱雀二号”液体运载火箭进入大规模地面试验的序幕。
“本次短喷管推力室试车是对蓝箭发动机产品和核心能力建设的一次双向验证。”蓝箭航天CEO张昌武说。在火箭正式上天前，在地面的大量试验环节相当于正式在太空亮相前的“预演”与“排练”，试车能获得大量试验数据来指导后续工作。
按计划，蓝箭将用自主研发的运载火箭运送卫星进入地球同步轨道。其研发的中型火箭“朱雀二号”，将在2019年完成全部地面试验，2020年首飞，争取2021年把有效载荷送到月球上去。
张昌武介绍，“朱雀二号”液体运载火箭基本型为两级液体运载火箭，可以将两辆大型SUV轿车同时送入太空，将成为中国民营商业火箭领域第一款中型火箭，运载能力将达世界第三，全国第一。
自研首个民营热试车台上岗
相比于传统体制下的火箭“国家队”，民营企业可以更灵活地探索新技术、新产品。以蓝箭航天此次的短喷管推力室热试车为例，其使用民用甲烷的成本只有传统航天系统常用的液氢的不到三十分之一，将大幅降低液体火箭发动机价格。
“大量试验是火箭发动机研制成功的必要条件。”主持该产品研发的蓝箭航天高级工程师袁宇介绍。液体火箭发动机集燃烧、传热、流体力学、结构力学、低温技术、测控技术等多种学科与技术于一体，仅靠仿真计算无法满足发动机的研制，必须开展各种大量的试验，一台成熟稳定的发动机，累计试车时间要达到两万秒以上。
在9月24日，蓝箭已经进行了1.5秒的箱压点火试验和5秒的短程试验，9月26日进行了10秒短程试车，而此次试验是一次短喷管状态、60%工况的试车，目的是验证“天鹊”(TQ-12)发动机推力室四个方面的内容，即验证喷注器在低工况下的燃烧效率，探索喷注器的节流工作下限;验证推力室低工况下的燃烧稳定性，获得压力波动及相关的震动数据;验证再生冷却与气膜复合冷却方案的热防护性能，获得甲烷超临界换热性能数据;验证喷注器结构和材料新方案的可靠性。
值得注意的是，本次短喷管推力室试车是在蓝箭自建的高压挤压试车台上进行的，这也是国内唯一的民营热试车台。管试车台的高级测试系统工程师张昉介绍，该热试车台高压挤压能力国内领先，气源压力、贮箱压力、贮箱容积等指标均完全可以满足当前“天鹊”80吨级液氧甲烷发动机推力室低工况试车以及未来燃气发生器额定工况试车的需要。有了自建的运行稳定的试车台，蓝箭航天将在未来密集的产品试验中最大程度提高效率，确保产品研发和验证周期。
将可年产15枚中型运载火箭
除热试车台工程外，蓝箭航天智能制造基地基础设施建设全部完工，发动机试验总装区域逐步投入使用。未来，蓝箭在湖州的智能制造基地将具备200余人办公生产规模，到2022年，将形成年产200台发动机、15枚中型运载火箭的能力。
在追寻星辰大海之梦的途中，除了“国家队”，民营企业、创业者的身影近两年开始跻身舞台中央。蓝箭航天、零壹空间、翎客航天、星际荣耀、星途探索、灵动飞天……仅在北京亦庄，近几年涌现的民营火箭企业就达七家。其中，发动机自研是行业内门槛最高，也是关乎其未来火箭产品化、走向市场时是否有足够竞争力的一个关键因素。