问题:在可重复使用运载器技术加速演进的背景下,动力系统既要满足高可靠、高效率的基本要求,也要适应回收复用带来的“多工况、强扰动、可控性强”等新需求。
发动机在起动、关机、摇摆工况及推力快速变化过程中,若燃烧稳定性、结构承载与控制精度不足,轻则影响任务剖面与载荷能力,重则带来飞行安全风险。
因此,验证发动机在复杂工况下的稳定工作能力,是从样机走向工程应用的关键门槛。
原因:一方面,可重复使用飞行任务往往伴随更长的工作时段和更频繁的工况切换,要求发动机能在较宽推力范围内稳定燃烧,并保持可预测的响应特性;另一方面,运载器飞行中姿态控制需要发动机具备摇摆能力,在偏心载荷与结构振动耦合作用下仍需维持压力、温度、推力等参数稳定。
此外,降低制造周期与成本、提升一致性,也成为商业航天工程化落地的重要因素。
针栓式喷注器在混合效率、燃烧稳定性等方面具有一定优势,结合不锈钢3D打印一体化成型等制造工艺,有助于缩短试制迭代周期,并提升复杂流道结构的实现能力,为发动机快速验证提供支撑。
影响:据介绍,力擎一号发动机此次圆满完成摇摆及变推力试车考核,合计时长330秒;截至目前累计试车总时长超过1300秒,覆盖可重复使用运载火箭一子级典型飞行时长的5倍以上。
试车结果显示,该发动机实现了从100%到50%的深度变推力调节,并具备1%量级的推力高精度调节能力。
上述数据意味着,发动机在较宽推力范围内的控制可用性与稳定性得到进一步验证,有利于提升运载器在入轨、返回与着陆等不同阶段对推力调配的能力空间。
对正在形成的可重复使用运载体系而言,推力的“可调、可控、可复现”是提高回收成功率、降低复用整备难度的重要基础之一。
对策:推动发动机从试验考核走向工程应用,仍需在体系化验证上持续加力。
业内普遍认为,下一阶段需要围绕多次起动、重复点火、长程工况、极限工况以及与整箭控制系统的耦合验证,建立覆盖“设计—制造—试验—评估—改进”的闭环机制。
同时,应加强关键材料、关键工艺与质量一致性控制,完善从地面试车到飞行验证的风险分级管理与故障树分析,形成更可追溯的工程数据体系。
对可重复使用飞行器而言,还需把发动机与推进剂加注、热防护、结构回收系统等作为整体开展联调联试,确保“可回收”与“可复用”指标能够在工程上可量化、可验收。
前景:随着商业航天进入规模化应用探索期,降低单次发射成本、提高任务响应速度成为行业竞争焦点。
具备深度变推力与可重复使用潜力的液氧煤油发动机,是实现可重复使用运载器的重要支撑。
中科宇航表示,力擎一号将为其正在研制的力鸿二号可重复使用飞行器提供动力基础。
业内人士认为,若后续能够在更多工况、更多循环次数的试验中持续验证可靠性,并完成飞行环境下的系统级考核,将有望进一步提升我国商业航天在可重复使用运载技术方向的工程化能力与产业配套水平。
"力擎一号"发动机的成功研制是我国航天动力技术自主创新的重要里程碑。
在建设航天强国的新征程上,持续突破关键核心技术,构建自主可控的产业链供应链,将为中国航天事业高质量发展注入强劲动力。
这一成果也再次证明,坚持自主创新是推动航天科技跨越式发展的必由之路。