朱雀三号遥一首飞任务概况 - 2024年12月3日，朱雀三号大型两级重复使用液氧甲烷运载火箭从酒泉卫星发射中心成功发射，将模拟载荷送入预定轨道 [1] - 火箭第一级在甘肃省武威市民勤县附近的陆上回收场尝试着陆，成功完成格栅舵展开、再入点火等关键步骤，但在着陆点火开始约3秒后发动机失效并引发火灾，最终坠落在距离场坪中心点67.2米处，未能实现一级回收 [1] 蓝箭航天发展历程与技术突破 - 公司成立于2015年，致力于研制以液氧甲烷为推进剂的中大型运载火箭 [3] - 2023年7月12日，朱雀二号遥二火箭成功入轨，成为全球首枚成功入轨的液氧甲烷火箭，使公司成为世界第九家、中国第四家实现火箭入轨的民营公司 [3] - 2023年12月9日，朱雀二号遥三火箭成功执行“一箭三星”商业发射任务，将三颗卫星送入460千米太阳同步轨道，标志着其技术成熟度和稳定性达到商业化发射要求 [4] - 公司成为国内民商航天中最早实现中大型液体运载火箭连续发射成功的企业，开启了国内主流液体火箭规模化商业发射的新阶段 [5] 朱雀三号火箭技术规格与设计特点 - 朱雀三号为可重复使用液氧甲烷运载火箭，箭体直径4.5米，整流罩直径5.2米，全箭总长76.6米，起飞质量约660吨，起飞推力约900吨，低轨运载能力达21.3吨 [5] - 火箭第一级配备4组可展收式栅格舵用于气动减速段的姿态与落点控制，并安装着陆腿以实现垂直着陆 [5] - 火箭是中国首款不锈钢液体运载火箭，贮箱采用高强度不锈钢材料，旨在大幅降低制造成本、缩短生产周期，其耐高温性能对重复使用有明显优势 [8] - 基于液氧甲烷成本低廉、发动机不积碳易维护等特质，火箭第一级回收后理论上可实现不下箭检查，再次加注即可飞行，发射成本相较一次性火箭可降低80-90% [8][9] 朱雀三号首飞表现与面临的技术挑战 - 首飞运力严重低于预期，除保守设计和落区限制外，火箭本身存在超重问题 [11] - 不锈钢贮箱存在超重挑战，公司已在削减版上更换部分铝合金结构来缓解，并计划继续修改贮箱设计以减轻质量，但达到计划运力水平的时间尚不确定 [11] - 火箭重复使用的关键难点在于第一级返回飞行过程中的推进剂管理，特别是在微重力环境下确保发动机二次点火时不“夹气” [12][13] - 公司为朱雀三号第一级设计了冷氮气姿控系统，分为A/B两组，每组包括8个切向姿态控制推力器和两个倾斜向下的沉底推力器，以提供基本的推进剂沉底控制 [15][16] - 着陆点火阶段，火箭在亚音速段处于约-0.4g的负加速度环境，贮箱内少量推进剂易晃荡导致发动机入口“夹气”，管理挑战大 [18] - 火箭再入防热采用高密度硅基柔性编织材料，其有效性有待飞行实践验证 [18] - 火箭采用凸优化控制算法引导精确着陆，再入点火启动5台发动机，着陆点火先启动5台发动机11秒后再关闭外侧4台，依靠中心发动机落地 [19] 朱雀三号运力提升路径与未来规划 - 重复使用火箭从“能用”到“好用”的关键在于足够运力，提高运力需增推、增比冲和减重 [19] - 朱雀三号采用蒙皮－肋条激光焊接工艺的301不锈钢贮箱，虽降低成本但质量增加，干质比面临挑战 [20] - 火箭创新地将更重的液氧贮箱置于底部、更轻的甲烷贮箱置于上部，以优化结构传力路径、减轻质量，但加长了力臂，增加了控制难度 [22] - 预计2027年100吨推力的天鹊-12B发动机研制成功后，公司将基于天鹊-12B和天鹊-15B发动机实现运载能力20吨以上的朱雀三号完全体飞行 [23] - 朱雀三号将搭载由中国航空工业集团研制的昊龙一号货运航天飞机，执行中国空间站货运任务，这对火箭提出了不低于7吨且第二级偏航约10度的运力要求 [23] 发射与回收基础设施建设 - 公司在酒泉卫星发射中心为朱雀三号新建了LC-96B发射工位，采用第一级水平转运、第二级和载荷垂直吊装的方案，并修建了带顶部吊机的发射塔架 [25] - 典型重复使用火箭第一级关机速度约2000-2270米/秒，射程可达598-630千米 [25] - 为满足不同倾角发射任务（如中国空间站41.6度、卫星互联网50度及89度）的回收需求，理论上需要至少2个着陆场 [26] - 出于安全考虑，新规可能禁止火箭跨越大量人口密集区，因此公司将朱雀三号回收场设在甘肃省武威市民勤县东南侧的沙漠，距离发射场仅390千米，这导致第一级需采取更陡峭的弹道或额外制动点火 [26] - 受限的回收场射程导致首飞第一级动力段仅129至134秒（低于猎鹰9号的155+秒），弹道更陡，最高点超过130公里，这限制了火箭发挥全部性能，可能导致运载能力低于最优情况 [27] 行业比较与竞争背景 - SpaceX的猎鹰9号在运送18.2吨载荷至近地轨道的同时回收第一级，单次飞行边际成本仅为1500万美元，其高运力带来的低单位成本构成强大竞争力 [19] - 猎鹰9号采用超轻的2195铝锂合金贮箱和简化结构，实现了优异的干质比（第一级20，第二级29） [20] - 不锈钢贮箱设计在国外也见于SpaceX的星舰超重助推器和蓝色起源的新格伦火箭等新型重复使用火箭 [20] - 蓝色起源新格伦火箭首飞因发动机入口压力不足导致点火失败，第一级被撕碎；第二次飞行通过增加增压输送装置成功实现回收 [13]