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深蓝航天再创佳绩 | 国内首次液氧煤油火箭百米级垂直起降圆满成功

TOM    2021-10-19 18:44

10月13日,深蓝航天“星云-M”1号试验箭成功完成百米级垂直起飞及降落(VTVL)飞行试验,最大飞行高度103.2米。经飞行试验数据判读,本次飞行达到了全部试验考核目标,全箭设备状态正常,试验任务取得圆满成功。在液氧煤油火箭领域的成功垂直回收高度上,“星云-M”火箭继续实现新的突破。

 深蓝航天再创佳绩 | 国内首次液氧煤油火箭百米级垂直起降圆满成功

据悉,深蓝航天继7月末使用1号试验箭完成10米级VTVL飞行试验后,在短时间内再次完成百米级VTVL飞行试验,而且由同一发火箭完成,标志着深蓝航天实现了国内首次液氧煤油火箭垂直回收后复用飞行,并成功展示了深蓝航天在快速维护箭体、快速组织再次飞行的快速响应能力及组织能力。

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深蓝航天本次飞行试验圆满的完成飞行任务,并验证了深蓝航天火箭产品的重复使用功能。其中“星云-M”1号试验箭,已经历了三次地面静态点火测试和一次10米级VTVL试验,总计工作时间超过200秒;所配套的“雷霆-5”发动机成为国内第一型经过多次实际飞行重复使用的液氧煤油发动机,累计工作次数超过10次、累计工作时间约600s,历经不同飞行轨迹的大范围推力调节考验,展示了对重复使用的适应性。本次飞行试验继续为火箭和发动机产品的重复使用积累了更多的工程应用数据,为之后继续推进轨道级重复使用运载火箭的研制提供了宝贵经验。

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同时,深蓝航天在前次10米级VTVL飞行试验后,深蓝航天团队在两个余月的时间内迅速完成全箭分解、产品状态检查、箭体及发动机维护、飞行试验数据分析、设备产品改进及软件算法优化、重新总装测试等多项相关工作,并成功组织了更大飞行高度的重复使用发射,展示了团队在短时间内迭代改进、组织试验的快速响应能力,并为重复使用火箭的回收后维护及状态恢复进行了技术积累和测发流程实战演练。

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本次试验成功宣告了深蓝航天的低空垂直回收系列试验圆满结束,开始进入下一阶段高空垂直回收试验准备阶段,“星云-M”2号试验箭已在江苏南通厂房内完成了总装和测试工作。同时,深蓝航天的轨道级“星云-1”液氧煤油火箭的入轨发射和垂直回收试验也在持续推进中。

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纵观国际航天的发展趋势,在SpaceX继续研发下一代重复使用火箭Starship和Super Heavy的同时,Rocket Lab、Relativity Space等商业航天公司也提出了新的重复使用火箭研发方案,俄罗斯、日本等国也有新的方案不断提出,发展重复使用液体火箭已经成为各国航天企业的共识。深蓝航天作为国内领先的专注于重复使用火箭研制的商业航天公司,2021年深蓝航天在垂直回收重复使用上取得的一系列突破,标志着深蓝航天在国内液体可回收复用火箭的技术领先地位。深蓝航天将继续迎接新的挑战,为中国航天彻底掌握应用回收复用技术持续奋斗。

 深蓝航天再创佳绩 | 国内首次液氧煤油火箭百米级垂直起降圆满成功

【扩展阅读】

星云-M回收液体回收三大关键技术不断突破

01、飞行过程中泵压发动机的大范围推力调节

发动机的大范围推力调节是液体火箭垂直回收的基础,在火箭垂直回收着陆的过程中,需要通过发动机的大范围推力调节来保证全箭下降和着陆过程中的过载要求,并将最终落地速度能控制在预设的范围之内。

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对于泵压式发动机,实现大范围推力调节往往需要多个调节元件来实现,调节控制规律复杂,同时喷注器、涡轮泵等多个关键组件也需具备在不同的推力调节工况下可靠工作的能力。

“星云-M”液体回收试验箭使用的“雷霆-5”发动机为国内首型针栓式电动泵液氧煤油发动机,使用3D打印技术完成制造,真空推力50kN,通过电动泵可实现50%-110%推力调节,通过针栓式喷注器实现发动机不同工况的稳定工作。

本次飞行试验中再次精确完成了多次发动机推力大范围调节,实现了对箭体上升和下降的控制,发动机全程工作正常,“雷霆-5”的推力大范围调节能力经过了多次地面静态点火和两次不同高度飞行试验的考核,展示了对不同飞行轨迹和推力调节程序的适应性。

02、垂直回收控制制导技术

垂直起降火箭相较于传统一次性使用的运载器,在飞行过程中,箭上控制制导不仅要维持上升段的姿态稳定,还要能够对下降段的速度和位置进行控制,以实现其着陆于指定地点的目标,这对控制制导算法和控制方式的结合提出了更高要求。

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飞行试验中,针对电动泵发动机的响应特性,设计了有别于传统的迭代控制制导算法并首次应用:基于“惯性+RTK”的组合导航信息,由箭上飞控计算机实时驱动泵电机、双摆伺服和RCS 冷气姿控系统相结合。

本次飞行试验高度和飞行时间均较上次飞行大幅提升,火箭依然实现了预期的平稳飞行及着陆,垂直回收控制制导技术继续得到了更充分的实践检验。

03、着陆缓冲机构对箭体的缓冲保护

火箭回收过程中需要高可靠的着陆缓冲机构减缓着陆瞬间的冲击过载,使箭体平稳着陆。着陆缓冲机构要有较好的强度和缓冲功能以及对倾斜姿态、残余速度的适应能力,从而保证着陆姿态的稳定性,同时由于着陆支腿靠近发动机,还要具备承受发动机喷流反冲的热防护能力。

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本次“星云-M”着陆过程箭体姿态稳定,全箭结构完好,着陆支腿再次顺利实现了着陆缓冲保护的设计目的。经过现场状态检查和数据分析,箭体经维护后仍具备再次飞行的能力,成功完成了本次飞行试验的回收复用目标。(通讯员:胡莉莉 洪立强)

 

责任编辑: WY-BD

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