朱雀二号增强型二级深度改进大幅提升运力!

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划重点

01朱雀二号增强型二级深度改进大幅提升运力,有望实现设计运力目标。

02朱雀二号改进型遥一运载火箭将于2024年11月27日10:00在酒泉卫星发射中心首飞。

03改进型二级采用共底贮箱结构,降低高度和箭体质量,同时更换为更先进的发动机。

04由于取消了游动发动机,二级系统复杂度降低,减重约0.4吨。

05此次发射将为朱雀二号系列火箭实现常态化发射打下基础。

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图片“朱雀二号”遥三运载火箭

2022年12月至2023年12月,“朱雀二号”首批次3枚火箭全部完成发射,使得“朱雀二号”成为世界第一型成功入轨和连续成功入轨的液氧甲烷运载火箭,该型火箭完成了阶段性使命。

图片“朱雀二号”遥三运载火箭

对于中国商业航天乃至整个中国航天而言,酝酿多年的“朱雀二号”液氧甲烷运载火箭无疑是一个具有标志性意义的创新型号,其一马当先开启了中国运载火箭液氧甲烷时代。而作为新生事物,“朱雀二号”第一批次产品基本还是解决“入门”的问题,火箭运载效率较低,没能达成设计运力目标。

“朱雀二号”是由蓝箭航天公司自主研制的中型双低温液体运载火箭,采用两级串联构型,主动力全部采用液氧甲烷发动机。该箭基本型高49.5米,一级、二级和整流罩直径均为3.35米,起飞质量220吨,起飞推力268吨,高度200千米近地轨道(LEO)运力4吨,运载系数约1.8%,高度500千米太阳同步轨道(SSO)运力1.5吨,运载系数约0.68%。显而易见,“朱雀二号”初始版本的运载效率严重偏低。根据“朱雀二号”的设计目标,其高度200千米近地轨道运力6吨,高度500千米太阳同步轨道运力4吨,这一目标只能依靠改进型实现。

图片“朱雀二号”改进型遥一运载火箭

“朱雀二号”改进型(ZQ-2E)沿用基本型一级,使用经过深度改进的二级。“朱雀二号”改进型二级的改进之处主要体现在结构系统和动力系统方面。结构系统方面,改进型二级采用了共底贮箱,简化了结构,降低了高度和箭体质量。

图片“朱雀二号”改进型遥一运载火箭

动力系统方面,主发动机由“天鹊-12”(TQ-12)真空型替换为“天鹊-15A”(TQ-15A)真空型液氧甲烷发动机,去掉了“天鹊-11”(TQ-11)游动发动机,改用“云鹊10号”(YQ-10)姿控动力系统取代其功能。

图片“天鹊-15A”真空型发动机试车

“天鹊-15A”(TQ-15A)真空型发动机增大了喷管,真空推力达到约85吨(836千牛),可实现60%至110%深度变推力,比冲约339秒,整体性能达到国际先进水平。该发动机具备±4°双向摇摆功能;具备3次点火能力;使用泵前摆动;涡轮泵应用端面密封技术,减小漏率,简化了火箭发射流程;涡轮泵改为双级涡轮,提高了效率并减小了发动机尺寸;涡轮排气被引入推力室喷管延伸段,提高了发动机比冲并减少了发动机侧向力。

“天鹊-12”真空型真空推力约79吨(776.5千牛),真空比冲337秒,额定推力,可启动次数1次,相较而言,“天鹊-15A”真空型推力、比冲有明显提升,并具备深度变推力和3次启动能力,这些优化将大大助力火箭的运力提升。

图片“云鹊10号”姿控动力系统

“云鹊10号”(YQ-10)为挤压式单组元催化分解液体火箭发动机,采用常温自燃推进剂,具备稳态及脉冲工作能力,主要用于火箭滚转、俯仰、偏航、末速修正、推进剂沉底等控制,能为主发动机多次启动建立前提条件。通过取消游动发动机,二级降低了系统复杂度,减重约0.4吨。此外,为提高火箭的性能,将使用全过冷加注技术以降低推进剂温度,提高使用性能。

图片“朱雀二号”改进型遥一运载火箭

“朱雀二号”改进型(ZQ-2E)火箭高47.3米,起飞质量220吨,起飞推力282吨。相较于“朱雀二号”基本型,改进型高度降低了2.2米,起飞推力提升了14吨。“朱雀二号”改进型有望实现“朱雀二号”系列火箭的运力目标。目前,“朱雀二号”改进型火箭即将迎来首飞。

预计在2024年11月27日10:00,在酒泉卫星发射中心96A号工位,“朱雀二号”改进型(遥一)运载火箭将执行首飞任务,计划将所载卫星送入近地点300千米、远地点500千米、倾角50度的近地轨道。

本次发射任务将是2024年中国民营商业液体火箭首次发射,将为“朱雀二号”系列火箭实现常态化发射打下基础。

作者:木兰星舟